Báo cáo thực tập phổ AAS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN – ĐHQG TPHCM
KHOA HĨA HỌC
BỘ MƠN HĨA PHÂN TÍCH

TƯỜNG TRÌNH
THỰC TẬP PHÂN TÍCH NÂNG CAO
PHỔ NGUYÊN TỬ

Họ và tên: Dư Ngọc Thảo Nguyên
MSSV: 18247112

Thành phố Hồ Chí Minh, 4/2021


TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Tên sinh viên: Dư Ngọc Thảo Ngun
MSSV: 18247112

KHOA HĨA HỌC
Nhóm: A2
BỘ MƠN HĨA PHÂN TÍCH
Ngày thực tập: 26/3/2021

TƯỜNG TRÌNH THỰC TẬP PHÂN TÍCH NÂNG CAO
PHỔ NGUYÊN TỬ

1. Lý thuyết về phổ nguyên tử và thiết bị đo phổ nguyên tử
1.1. Phổ nguyên tử
Phép đo phổ hấp thu và phát xạ nguyên tử là những kỹ thuật phân tích đã và đang được
phát triển và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Hiện nay phương pháp phổ

nguyên tử là một công cụ đắc lực trong việc xác định các kim loại độc hại.
Các phương pháp phân tích phổ ngun tử gồm có phổ hấp thu (atomic absorption
spectrometry – AAS), phổ phát xạ (atomic emission spectrometry – AES) và phổ huỳnh
quang nguyên tử (atomic fluorescence spectrometry). Đây là các phổ do sự chuyển mức
năng lượng của các điện tử lớp ngoài cùng của nguyên tử ở trạng thái hơi tự do khi bị kích
thích mà sinh ra. Trong bài thí nghiệm này, ta tập trung vào phổ hấp thu nguyên tử và so
sánh giữa phổ hấp thu và phổ phát xạ.
Cấu tạo của nguyên tử gồm hạt nhân nằm ở giữa và các điện tử chuyển động xung quanh
hạt nhân. Nguyên tử không hấp thu và cũng không phát ra năng lượng dưới dạng bức xạ ở
điều kiện bình thường, tức nguyên tử đang ở trạng thái cơ bản. Đây là trạng thái bền, mang
năng lượng thấp nhất. Tuy nhiên khi nguyên tử đang ở trạng thái hơi tự do, nếu ta sử dụng
một nguồn năng lượng chiếu vào đám hơi đó thì các nguyên tử sẽ hấp thu và các điện tử


của nó sẽ chuyển lên trạng thái kích thích có năng lượng lớn hơn so với trạng thái cơ bản.
Quá trình tạo ra phổ ngun tử của ngun tố đó và gọi là phổ hấp thu nguyên tử.
Phép đo AAS là phép đo sự suy giảm cường độ của bức xạ điện từ do hơi đơn nguyên tử
hấp thu để chuyển từ trạng thái bền sang trạng thái kích hoạt. Điều kiện cần cho phổ hấp
thu nguyên tử là nguyên tử phải ở trạng thái cơ bản, tự do, tức khơng liên kết với bất kỳ
ngun tử nào khác. Vì thế cần cung cấp một nguồn năng lượng nhiệt để cắt đứt các liên
kết hóa học giữa nguyên tố cần phân tích với các nguyên tử khác để tạo đơn ngun tử, gọi
là q trình ngun tử hóa. Sau đó, sử dụng nguồn năng lượng kích hoạt dưới dạng bức xạ
điện từ đặc trưng chiếu vào hơi đơn nguyên tử để chuyển nguyên tử sang trạng thái kích
thích. Phổ AAS dùng để định lượng do cường độ hấp thu bức xạ tỷ lệ với mật độ hơi đơn
nguyên tử nên nó sẽ tỷ lệ với nồng độ của chất cần phân tích, tuy nhiên chỉ ở một khoảng
nhất định. Hơn nữa, ứng với sự chênh lệch mức năng lượng của mỗi nguyên tố mà nó sẽ
hấp thu một bước sóng đặc trưng khác nhau, giúp định lượng chọn lọc được một ngun
tố khi có mặt các ngun tố khác.
Nhìn chung, phép đo AAS có độ chọn lọc và độ nhạy tương đối cao, có thể phân tích được
nhiều ngun tố, tùy theo phương pháp nguyên tử hóa nào. Do đó nó rất phổ biến trong

nhiều lĩnh vực để phát hiện vết kim loại. Không cần làm giàu mẫu trong nhiều trường hợp,
do đó tốn ít ngun liệu mẫu, tiết kiệm thời gian. Vì thế cũng hạn chế được sự nhiễm bẩn
mẫu nếu có khi phải trải qua các giai đoạn xử lý phức tạp. Hơn nữa, phương pháp này
không cần có tay nghề cao vẫn có thể tiến hành phép đo và các kết quả phân tích được lưu
trữ thơng qua sự ghép nối với các thiết bị máy tính để sau này có thể xử lý kết quả nhanh
và dễ dàng. Tuy nhiên phép đo phổ hấp thu nguyên tử cũng có nhiều mặt hạn chế. Đó là
hệ thống AAS đắt tiền khiến nhiều cơ sở nghiên cứu nhỏ sẽ khơng có đủ điều kiện để xây
dựng. Việc có độ nhạy cao cũng làm cho sự nhiễm bẩn có ý nghĩa rất lớn đối với các thí
nghiệm nghiên cứu hàm lượng vết. Nhược điểm chính của phương pháp này chính là phép
phân tích này chỉ cho biết thành phần ngun tố có mặt trong mẫu mà khơng cho biết dạng
tồn tại hay trạng thái liên kết của nó do đã bị nguyên tử hóa.


Về việc ngun tử hóa mẫu, đây là q trình rất quan trọng đối với phép đo AAS để tạo ra
đám hơi đơn nguyên tử. Có nhiều kỹ thuật nguyên tử hóa khác nhau, trong đó có kỹ thuật
nguyên tử hóa bằng ngọn lửa (flame atomic absorption spectrometry – F-AAS) và kỹ thuật
ngun tử hóa khơng ngọn lửa.
Trong bài thí nghiệm này ta sử dụng kỹ thuật F-AAS, tức sử dụng năng lượng nhiệt của
ngọn lửa để hóa hơi và ngun tử hóa mẫu phân tích. Để tạo ra ngọn lửa, có thể đốt cháy
nhiều hỗn hợp khí khác nhau, gồm một khí nhiên liệu và khí oxy hóa, phổ biến là ngọn lửa
acetylene/khơng khí và acetylene/N2O. Ngọn lửa acetylene/khơng khí sử dụng cho các
ngun tố dễ ngun tử hóa, còn acetylene/N2O dùng cho các nguyên tố bền nhiệt. Nhiệt
độ cao nhất khơng nhất thiết là sự ngun tử hóa tốt nhất. Cần phải giữ nhiệt độ của ngọn
lửa ổn định để q trình ngun tử hóa được hồn tồn và đạt hiệu suất cao. Nhiệt độ của
ngọn lửa phụ thuộc rất nhiều vào bản chất và tỷ lệ khí được đốt cháy, vì thế khi tỷ lệ khí
thay đổi thì nhiệt độ ngọn lửa cũng thay đổi. Hơn nữa, yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến
nhiệt độ ngọn lửa chính là tốc độ dẫn khí vào đầu đốt, mà qua đó có thể ảnh hưởng đến
cường độ vạch phổ và tránh gây cháy nổ nguy hiểm.
Về các quá trình xảy ra trong ngọn lửa, dưới tác dụng của nhiệt độ, trước hết dung môi bay
hơi, để lại các hạt bột mẫu mịn của các chất phân tích, rồi nó được đốt nóng và chuyển

thành hơi của nguyên tử và phân tử. Trong ngọn lửa các phần tử hơi này chuyển động, va
chạm vào nhau, trao đổi năng lượng cho nhau,... Kết quả của các q trình đó làm các phân
tử bị phân li thành nguyên tử, bị ion hóa và bị kích thích. Vài q trình phụ cũng có thể
xảy ra làm ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ. Có thể kể đến như sự ion hóa của nguyên
tố phân tích đối với các ngun tố có năng lượng ion hóa thấp khiến cho số lượng nguyên
tử tự do trong ngọn lửa, tức làm giảm cường độ vạch phổ. Sự phát xạ cũng có thể xảy ra
làm ảnh hưởng đến q trình phân tích. Các q trình này tuy có mức độ khác nhau nhưng
cũng phần nào tương quan với ngọn lửa, đặc biệt là nhiệt độ ngọn lửa. Vì thế, cần phải
chọn các điều kiện phù hợp để hạn chế tối đa các quá trình phụ và giữ cho nó khơng đổi
trong suốt q trình đo.


1.2. Thiết bị đo phổ hấp thu nguyên tử
Trong bài thí nghiệm này, chúng ta làm với máy đo phổ hấp thu Shimadzu AA-6300.

Hình 1. Sơ đồ khối các bộ phận của thiết bị đo AAS

1.2.1. Nguồn bức xạ:
Máy AAS sử dụng nguồn bức xạ thông dụng là đèn cathode rỗng (HCL), đây là nguồn phát
bức xạ vạch rất mạnh, được dùng cho hầu hết các nguyên tố xác định bằng AAS.
Bên trong khoang đèn với máy 6300 thì khoang có chứa 6 đèn, trên đèn có các thơng số
cần quan tâm: tên nguyên tố, bước sóng, bề rộng khe, dịng đèn khuyến nghị/cực đại, khí
trơ nạp trong đèn.
Cấu tạo của 1 đèn cathode rỗng (Hollow cathode lamp - HCL):
• Cathode của đèn thường là 1 ống hình trụ, rỗng làm bằng chính kim loại có độ tinh
khiết cao của một nguyên tố hay một hợp kim của một số nguyên tố cần xác định.
• Anode thường làm bằng Tungsten.
• Anode và cathode được đặt trong ống thủy tinh hình trụ, hàn kín và chứa Ne hay Ar
với áp suất thấp vào khoảng 130 -700 Pa (1-5 Torr).
• Cửa sổ quang học là nơi tia sáng đi ra có thể được cấu tạo từ thủy tinh –λ: 300-860

nm; thạch anh – λ: 190-860 nm.


Nguyên lý hoạt động của đèn: Khi đặt một hiệu điện thế xấp xỉ 500V giữa anode và cathode,
khí trơ bên trong đèn sẽ bị ion hóa thành các ion dương và được tăng tốc về phía cathode.
Sau khi quá trình ion hóa xảy ra, đèn được duy trì ở cường độ dịng điện khơng đổi bằng
hiệu điện thế thấp hơn. Các ion dương đập vào cathode, do vận tốc ion kim loại lớn nên bị
văng ra ngoài, tiếp tục va chạm với cation khí trơ, hấp thu một năng lượng đủ để nhảy lên
trạng thái kích thích (mức năng lượng cao, kém bền) sẽ có khuynh hướng quay về trạng
thái mức năng lượng thấp (bền) và có thể phát ra bức xạ. Bức xạ này có cùng tần số với
bức xạ được chất phân tích hấp thụ trong ngọn lửa.

Hình 2. Nguyên lý của đèn cathode rỗng.

1.2.2. Bộ phận ngun tử hóa:

Hình 3. Cấu tạo của bộ phận ngun tử hóa


1.2.2.1. Bộ phận phun sương:
Q trình rút mẫu: dùng khí và sự chênh lệch áp suất, có 2 dịng khí (C2H2/khơng khí), khi
đưa khí vào buồng phối trộn sẽ xảy ra sự chênh lệch áp suất, áp suất bên trong thấp hơn áp
suất bên ngoài, dung dịch mẫu sẽ được hút vào qua đầu ống mao dẫn mẫu. Ở đầu của ống
mao dẫn, dung dịch được phun sương. Để tăng hiệu suất quá trình phun sương, một viên
bi được đặt phía sau ống mau quản tạo ra tác động tiếp xúc vào hạt sương làm giảm kích
thước, tạo thêm nhiều hạt sương nhỏ. Ngồi ra cịn có cánh quạt giúp chọn lọc hạt sương.
Những giọt sương có kích thước lớn hơn 10μm sẽ bị lắng xuống và thải ra ngoài, chỉ những
giọt nhỏ hơn 10μm sẽ được đưa vào ngọn lửa dưới dạng thể sương mù (thể sol khí – aerosol)
cùng với hỗn hợp khí đốt. Hiệu suất phun sương vào khoảng 5%.
1.2.2.2. Đầu đốt:

Trong phổ nguyên tử, chất phân tích được ngun tử hóa bằng nhiều cách như ngọn lửa,
lò graphite (nhiệt điện) và cảm ứng ghép cặp plasma. Đối với máy AA-6300, ta sử dụng
ngọn lửa để nguyên tử hóa. Nhiên liệu dùng để đốt là hỗn hợp khơng khí + khí C2H2 tạo
ra ngọn lửa có nhiệt độ khoảng 2400-2700K.
Các quá trình diễn ra của mẫu trong ngọn lửa đã được trình bày trong phần lý thuyết.

Hình 4. Các q trình xảy ra khi ngun tử hóa bằng ngọn lửa.


Chú ý:
Điều chỉnh nhiệt độ ngọn lửa thích hợp với những nguyên tố có mặt trong mẫu để tránh
hiện tượng ion hóa. Trước khi phân tích mẫu phải tiêm nước cất vào bộ phận tiêm mẫu để
loại bỏ chất bẩn và sau đó tiêm mẫu blank, nhớ trừ để tiếp tục đo mẫu.
Cách kiểm tra ánh sáng của đèn có tới được buồng đốt: Dùng một tấm thẻ trong đặt trên
đầu đốt (khơng đánh lửa), nếu thấy có một đường sáng mờ trên tấm thẻ thì có ánh sáng đi
qua buồng đốt. Điều chỉnh buồng đốt lên xuống bằng nút xoay hoặc bằng phần mềm AAS
trên máy tính nếu khơng thấy ánh sáng trên tấm thẻ và thử quan sát lại.
1.2.3. Bộ đơn sắc:
Cấu tạo bên trong gồm các cách tử và gương. Ánh sáng đi vào đèn sẽ được phản xạ giữa
cách tử và gương sau đó ra khỏi bộ đơn sắc và truyền đến đầu dò. Tùy thuộc vào bước sóng
mà góc phản xạ và truyền đi sẽ khác nhau.
Mục đích của bộ đơn sắc trong máy AAS là chỉ cho chính xác các photon của một bước
sóng đi qua, điều này là cần thiết do đầu dò ống nhân quang khơng có khả năng phân biệt
các loại photon khác nhau.
1.2.4. Đầu dị và máy tính:
Đầu dị: nhận tín hiệu ánh sáng truyền qua từ bộ đơn sắc, chuyển quang năng (photon) sang
điện năng (e−) và khuếch đại tín hiệu điện. Trong thí nghiệm này, đầu dị được sử dụng là
ống nhân quang điện (PMT).
Phần mềm máy tính: Khi được kết nối, phần mềm sẽ tự kiểm tra các điều kiện đo và ta sẽ
điều chỉnh bước sóng đo, buồng đốt, nhiệt độ. Nhấn F3 để trừ tín hiệu nước cất và mẫu

blank trong 2 lần tiêm đầu tiên. Sau đó bắt đầu đo mẫu, nhấn F5 để ghi nhận kết quả, lặp
lại 3 lần cho mỗi mẫu và tính giá trị trung bình. Đồng thời, phần mềm sẽ vẽ đồ thị của độ
hấp thu theo nồng độ.


2. Thực nghiệm
2.1. Thí nghiệm 1: Tối ưu hóa các thông số thiết bị
2.1.1. Các thông số cần điều chỉnh
Muốn có được kết quả phép đo chính xác, cần phải khảo sát và lựa chọn các điều kiện thực
nghiệm phù hợp để khơng hoặc ít ảnh hưởng đến các q trình, đặc biệt là q trình ngun
tử hóa mẫu. Đối với thiết bị Shimadzu AA-6300, ta cần lựa chọn các thông số để đạt được
độ nhạy cao nhất và tỉ lệ S/N tối ưu.
Thông số đầu tiên là nguồn đèn và vị trí đèn. Cần chọn đúng đèn có cathode ứng với nguyên
tố cần đo và cường độ phát xạ phải phù hợp. Khi cường độ đèn quá mạnh sẽ hạn chế được
nhiễu nền (S/N), giảm sự bành rộng vạch phổ làm giảm độ nhạy nhưng tuổi thọ của đèn sẽ
bị rút ngắn. Nếu dịng đèn thấp thì khoảng tuyến tính sẽ hẹp hơn do khơng đủ năng lượng
để ngun tử hóa hay để nguyên tử hấp thu nếu mật độ hơi trong nguyên tử quá cao, dẫn
đến việc các mẫu có nồng độ lớn sẽ khơng tn thủ theo đúng định luật Lambert-Beer. Do
đó, theo quy cách sử dụng, cần điều chỉnh dòng đèn 60-70% so với dòng khuyến cáo đối
với đèn mới và có thể dùng dịng tối đa đối với đèn cũ. Hơn nữa, các tín hiệu điện tử cũng
có thể xuất hiện và gây nhiễu, vì thế cần để cho đèn ổn định một thời gian trước khi đo. Về
điều chỉnh vị trí đèn, vị trí sẽ tối ưu nếu đèn được chỉnh sao cho chùm bức xạ song song
chính xác phía trên đầu đốt và đi đến đầu dị một cách chính xác hay thay đổi vị trí làm sao
cho bức xạ từ đèn phát ra sẽ xuyên tới ngọn lửa tại bộ phận nguyên tử hóa một để đi vào
bộ đơn sắc để tia sáng đi vào đầu dò đạt cường độ cực đại.
Điều chỉnh bước sóng và bề rộng khe cũng là thơng số quan trọng. Cần lựa chọn bước sóng
mạnh nhất và đặc trưng nhất của nguyên tố cần đo chính là bước sóng nhạy nhất. Một
ngun tử có nhiều mức kích hoạt do đó cần chọn bước sóng phù hợp nhất ứng với điện tử
hóa trị có thể chuyển dời từ mức cơ bản đến mức kích thích gần nhất để cho vạch cộng
hưởng, là vạch nhạy nhất. Tuy nhiên trong một vài trường hợp cần phải chọn bước sóng

kém nhạy hơn để giảm nhiễu nền do có nhiều tạp chất khác cũng có thể có bước chuyển
tương tự cũng sẽ phát ra vạch hay đám tương tự khiến cho phép đo kém chính xác và việc
định lượng sai. Đối với bề rộng khe, lựa chọn bề rộng sao cho chỉ cho suy nhất một bước


sóng đặc trưng đi qua và đi đến đầu dị. Nếu tăng bề rộng khe sẽ tăng độ nhạy nhưng độ
đơn sắc sẽ giảm. Tuy việc chỉ cho một bước sóng đi qua có thể khơng đạt được tốt nhưng
bề rộng khe phải thật phù hợp để lượng bức xạ của ngun tử phân tích đi qua đến đầu dị
phải nhiều nhất để có thể phát hiện và góp phần định lượng đúng.
Thông số quan trọng khác nữa là vị trí đầu đốt. Do q trình ngun tử hóa phụ thuộc rất
nhiều vào nhiệt độ của ngọn lửa nên cần điều chỉnh vị trí đầu đốt để nguồn bức xạ từ đèn
(cố định) có thể xuyên qua vùng trung tâm ngọn lửa, là vùng có nhiệt độ cao nhất, hầu hết
các nguyên tử đều bị kích thích ở vùng này để q trình hấp thu diễn ra tốt. Có thể chỉnh
vị trí đầu đốt lên cao hoặc thấp xuống tùy theo vị trí nguồn bức xạ đi qua. Hơn nữa, có thể
xoay đầu đốt để điều chỉnh chiều dài quang lộ để tăng độ nhạy. Sau khi đã có được vị trí
tối ưu thì vị trí đầu đốt cần phải giữ khơng đổi trong suốt q trình đo.
Tỷ lệ giữa khí nhiên liệu và khí oxy hóa cũng phần phải điều chỉnh do nhiệt độ của ngọn
lửa phụ thuộc nhiều vào nó. Ngọn lửa khử hay ngọn lửa oxy hóa được xác định nhờ vào tỷ
lệ này. Ngọn lửa oxy hóa có lượng acetylene thấp hơn thường dùng cho các ngun tố như
Ni, Na, Mg vì chúng khơng tồn tại cùng với dạng oxide. Đối với các nguyên tố như Cr hay
Al, chúng tồn tại cùng với dạng oxide khó phát hiện nên cần phải tăng lượng acetylene, tức
ngọn lửa khử, để có thể cắt đứt các liên kết giữa kim loại và oxy làm giảm đi lượng oxide
của chúng. Do đó nếu sử dụng ngọn lửa khử sẽ giúp khử các nguyên tố từ dạng oxy hóa
cao nhất về dạng có oxy hóa thấp nhất, việc này giúp cho q trình ngun tử hóa được dễ
dàng hơn và hiệu suất cao hơn.
Thơng số cuối cùng là vị trí hạt thủy tinh (glass impactor beads). Điều chỉnh vị trí của hạt
thủy tinh này xa ra hoặc gần vào đầu phun mẫu để giúp quá trình tạo hạt sương được nhỏ
và mịn hơn trong buồng ngun tử hóa.
2.1.2. Lựa chọn thơng số thiết bị đo
Nguyên tố: Chromium (Cr)

Dòng đèn: 10 mA
Bước sóng: 357.87 nm


Bề rộng khe: 0.7 nm
Tỷ lệ khí: 3.1 (acetylene/khơng khí)
Nồng độ Cr: 2 ppm
Số lần lặp lại phép đo: 8 lần
Thời gian đo: 2s
2.1.3. Kết quả và nhận xét
Tại nồng độ Cr là 2 ppm, kết quả độ hấp thu Abs = 0.1543, SD = 0.0006, %RSD = 0.42 và
độ hấp thu của blank là -0.002.
SD = 0.0006, %RSD = 0.42% < 2% → phương pháp này có độ lặp lại tốt.
Nồng độ đặc trưng (characteristic concentration) là nồng độ của chất phân tích có độ hấp
thu so với mẫu trắng là 0.0044 (tức hấp thu 1%), dùng để đánh so sánh độ nhạy, được biểu
thị bằng S1%.

S1%
Tính tốn được giá trị đo S1% measured

0.0044

0.0044

[Cr ]
Abs

2 ppm
0.1563

0.05630 ppm

Theo “cookbook”, độ hấp thu của Cr 2 ppm là 0.2742
Giá trị S1% theo “cookbook” là S1% manual

0.0044

2 ppm
0.2742

0.03209 ppm

→ S1% measured > S1% manual
Nhận xét:
Giá trị S1% đo được lớn hơn nhiều so với giá trị trong “cookbook” là do sự chêch lệch nồng
độ của mẫu đo được so với mẫu trong “cookbook”, điều kiện đo chưa được tối ưu và môi
trường tiến hành chưa đủ tiêu chuẩn. Khi đo lặp lại nhiều lần, hiệu suất nguyên tử hóa có
thể thấp hơn so với những lần đo đầu vì có thể mẫu lần sau đi vào khi mẫu lần trước chưa


kịp nguyên tử hóa hết dẫn đến mật độ hơi nguyên tử nhiều hơn nên hấp thu nhiều hơn. Vị
trí đầu đốt khơng tối ưu, đèn cathode rỗng có cường độ giảm nếu sử dụng nhiều lần trước
đó. Và do có thể có sự chênh lệch về nồng độ giữa trong phép đo và trong “cookbook” nên
việc định lượng cũng sẽ có sự chênh lệch.

2.2. Thí nghiệm 2: Xác định khoảng làm việc tối ưu
2.2.1. Lựa chọn thông số thiết bị đo
Nguyên tố: Chromium (Cr)
Thông số: đã được tối ưu ở thí nghiệm 1
Nồng độ của các dung dịch chuẩn Cr: blank, 0.1; 0.2; 0.4; 0.7; 1; 1.5; 2; 5; 10; 20; 50 ppm

pha trong dung dịch HNO3 0.5%.
Số lần lặp lại phép đo: 8 lần
Thời gian đo: 2s
2.2.2. Kết quả và nhận xét
Bảng 1. Kết quả đo độ hấp thu của các dung dịch chuẩn Cr

Nồng độ Cr (ppm)
0 (blank)
0.1
0.2
0.4
0.7
1.0
1.5
2.0
5.0
10.0
20.0
50.0

Abs đo được
-0.0016
0.0052
0.0144
0.0313
0.0566
0.0825
0.113
0.1543
0.3135

0.5243
0.8008
1.2124

Abs thực tế
0.0068
0.0160
0.0329
0.0582
0.0841
0.1146
0.1559
0.3151
0.5259
0.8024
1.2140

SD
0.0005
0.0006
0.0006
0.0005
0.0003
0.0008
0.0007
0.0006
0.0020
0.0023
0.0012
0.0002

%RSD
31.34
12.25
3.91
1.64
0.53
0.93
0.66
0.42
0.65
0.44
0.14
0.14


1.400
y = 0.0249x + 0.0953
R² = 0.9173

1.200

Độ hấp thu

1.000
0.800
0.600
0.400
0.200
0.000

0

10

20

30

40

50

Nồng độ Cr (ppm)

Hình 5. Đồ thị độ hấp thu theo nồng độ Cr từ 0.1 đến 50 ppm

Ta thấy khoảng tuyến tính nhất của độ thị là từ 0.1 đến 1 ppm theo nồng độ Cr với R2 =
0.9999, từ 1 ppm trở lên khơng cịn tuyến tính nữa.
0.090
y = 0.0855x - 0.0014
R² = 0.9999

0.080
0.070

Độ hấp thu

0.060
0.050
0.040

0.030
0.020
0.010
0.000
0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Nồng độ Cr (ppm)

Hình 6. Đồ thị độ hấp thu theo nồng độ Cr từ 0.1 đến 1 ppm

1.2


Bảng 2. Các giá trị tính tốn nồng độ và độ hấp thu của Cr nồng độ từ 0.1 đến 1 ppm

Ci

Ai
0.0068
0.0160

0.0329
0.0582
0.0841
0.1980

0.1
0.2
0.4
0.7
1.0

Tổng

2.4

C i2
0.01
0.04
0.16
0.49
1.00
1.70

CiAi
0.0007
0.0032
0.0132
0.0407
0.0841
0.1419

A i2
0.00005
0.00026
0.00108
0.00339
0.00707
0.0118

Phương trình độ hấp thu theo nồng độ Cr có dạng: A = (a ± εa) × C + (b ± εb)
Tính tốn các giá trị a; εa; b; εb:

n

a

n

b

S re

Sa

Ci Ai
Ci

Ci
2

(

Ci 2

Ai

n

2

Ci

Ai 2

2

Ci )

Ci
(

a

5 0.1419 2.4 0.1980
5 1.70 (2.4) 2
Ci Ai

Ci )

Ai

n

S re

Ai
2

2

n
n

Ci 2

(

1.70 0.1980 2.4 0.1419
5 1.70 (2.4) 2

2

b

Ci ) 2

0.08547

AC
i i

0.001427

0.000000092

0.00042 và Sb

Sre

Ci 2
n

Ci 2

(

Với n = 5, bậc tự do f = n – 2 = 3 và độ tin cậy 95% → t0.95,3 = 3.182

a

t0.95,3

Sa
n

0.0006

b

t0.95,3

Sb
n

0.0004

Vậy phương trình tuyến tính độ hấp thu theo nồng độ Cr:
A = (0.0855 ± 0.0006) × C + (-0.0014 ± 0.0004)
Nhận xét:

Ci ) 2

0.00024


Đo phổ hấp thu của chromium (Cr) thực hiện với số lần lặp là 8 lần do Cr có độ bất ổn định
khá cao so với các nguyên tố khác khi đo bằng phương pháp này.
Phổ AAS đo theo là đo đơn nguyên tử và tuân theo định luật hấp thu Lambert-Beer
(A

lC ), tức là đồ thị sẽ có dạng là một đường thẳng tuyến tính A = f(C) nếu các thơng

số cịn lại giữ ngun. Tuy nhiên đồ thị ở hình 5 có dạng đường cong có khoảng tuyến tính
hẹp. Khoảng nồng độ từ 1.5 ppm đến 50 ppm, là các nồng độ lớn, khơng cịn đúng theo
định luật Lambert-Beer do nồng độ của dung dịch lớn sẽ xảy ra tương tác điện, đại lượng
ε thay đổi, thông thường khi tăng nồng độ dung dịch, giá trị ε giảm và mẫu chưa được
nguyên tử hóa hết. Ở các nồng độ nhỏ hơn từ 0.1 ppm đến 1 ppm là khoảng đường chuẩn
tuyến tính gần như thẳng với R2 = 0.9999, khi này tuân thủ đúng theo Lambert-Beer, chứng
tỏ có độ nhạy cao và kết quả phân tích nằm trong khoảng nồng độ này là đáng tin cậy, do
đó ta được đồ thị hình 6. Khoảng làm việc càng tuyến tính thì khi kết quả phân tích của
một mẫu bất kỳ nằm trong khoảng nồng độ này thì việc định lượng sẽ chính xác hơn, ít gây

ra sai số.

35.00

30.00
25.00

%RSD

20.00
15.00
10.00
5.00
0.00
0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

Nồng độ Cr (ppm)

Hình 7. Đồ thị %RSD theo nồng độ Cr từ 0 đến 50 ppm

50.0

Nhận xét:
Đồ thị hình 7 thể hiện rằng các nồng độ từ 0.4 đến 50 ppm có giá trị độ lệch chuẩn tương
đối (%RSD) nhỏ hơn 2% nghĩa là các lần đo lặp lại có kết quả ổn định, khơng sai lệch
nhiều. Khoảng làm việc tối ưu có giá trị %RSD nhỏ hơn 2% phải là từ 0.1 ppm đến 50
ppm. Tuy nhiên ở khoảng nồng độ từ 1.5 đến 50 ppm đã khơng cịn đúng theo định luật
Lambert-Beer nên khơng đáng tin cậy. Vì thế khoảng làm việc tối ưu là từ 0.1 đến 1 ppm.
Theo đồ thị hình 7, tại các nồng độ nhỏ hơn 0.1 ppm, %RSD rất lớn, chứng tỏ việc lặp lại
các lần đo có kết quả khác biệt nhau nhiều do nồng độ Cr thấp thì nền mẫu sẽ gây ảnh
hưởng đến giá trị độ hấp thu do độ hấp thu có tính cộng và các yếu tố khác như việc phun
sương mẫu vào buồng nguyên tử hóa ở mỗi lần khác nhau cũng sẽ tác động đến giá trị đo,
khi này kết quả định lượng sẽ sai.
Ở các nồng độ cao hơn, lượng Cr đủ lớn để có thể che lấp đi sự ảnh hưởng của nền mẫu
nên các kết quả đo ổn định hơn, độ lặp lại của phép đo cao thì việc định lượng sẽ chính xác
hơn.
Tính tốn giá trị giới hạn phát hiện, CL:

CL

3

SB
S

3

0.0005
0.0855

0.0175ppm

Với SB là độ lệch chuẩn của mẫu trắng; S là độ nhạy, tức hệ số góc a của đường chuẩn tại
các nồng độ thấp của Cr.

2.3. Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của bề rộng khe đến đường chuẩn của Nickel (Ni)
2.3.1. Điều chỉnh thông số máy
Nguyên tố: Nickel (Ni)
Thơng số: đã được tối ưu ở thí nghiệm 1


Bước sóng: 231.80 nm (tại bề rộng khe bằng 0.2 và 0.7 nm); 231.60 nm (tại bề rộng khe
bằng 1.0 nm)
Bề rộng khe: 0.2; 0.7 và 1.0 nm
Vị trí đầu đốt: 9 mm
Nồng độ của dung dịch Ni: blank, 1; 2; 3; 4; 5; 7; 10 ppm pha trong dung dịch HNO3 0.5%
2.3.2. Kết quả và nhận xét
Bảng 3. Kết quả đo độ hấp thu của các dung dịch Ni khi đo với các bề rộng khe khác nhau

Bề rộng khe Nồng độ Ni (ppm)
0 (blank)
1.0
2.0
3.0
0.2 nm
4.0
5.0
7.0
10.0
0 (blank)
1.0

2.0
3.0
0.7 nm
4.0
5.0
7.0
10.0
0 (blank)
1.0
2.0
3.0
1.0 nm
4.0
5.0
7.0
10.0

Abs đo
-0.0036
0.0502
0.1010
0.1417
0.1908
0.2248
0.2936
0.3714
-0.0006
0.0409
0.0841
0.1190

0.1568
0.1825
0.2409
0.3011
0.0014
0.0343
0.0659
0.0941
0.1258
0.1465
0.1936
0.2432

Abs thực tế
0.0538
0.1046
0.1453
0.1944
0.2284
0.2972
0.375
0.0415
0.0847
0.1196
0.1574
0.1831
0.2415
0.3017
0.0329
0.0645

0.0927
0.1244
0.1451
0.1922
0.2418

SD
0.0007
0.0007
0.0018
0.0013
0.0011
0.0011
0.0009
0.0021
0.0001
0.0007
0.0004
0.0004
0.0006
0.0015
0.0005
0.0008
0.0002
0.0011
0.0004
0.0012
0.0010
0.0011
0.0012

0.0010

%RSD
20.03
1.30
1.77
0.90
0.58
0.49
0.29
0.56
16.67
1.59
0.50
0.30
0.36
0.81
0.21
0.26
11.18
3.31
0.57
1.27
0.81
0.78
0.64
0.40


Tính tốn và so sánh giá trị S1%:

S1%
Tính tốn được giá trị đo S1% measured

0.0044

0.0044

[ Ni]
Abs

2 ppm
0.1046

0.08413 ppm

Theo “cookbook”, độ hấp thu của Ni 2 ppm là 0.2126
Giá trị S1% theo “cookbook” là S1% manual

0.0044

2 ppm
0.2126

0.04139 ppm

→ S1% measured > S1% manual
Nhận xét
Kết quả S1% measured > S1% manual có thể xuất phát từ các nguyên nhân như đã giải thích ở thí
nghiệm 1.

0.450
y = 0.0356x + 0.0371
R² = 0.9836

0.400
0.350

y = 0.0287x + 0.03
R² = 0.9812

Độ hấp thu

0.300
0.250
y = 0.0232x + 0.0214
R² = 0.9836

0.200
0.150

0.100
0.050
0.000
0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

Nồng độ Ni (ppm)

Hình 8. Đồ thị độ hấp thu theo nồng độ Ni từ 0.1 đến 10 ppm tại các bề rộng khe 0.2 nm (xanh), 0.7 nm
(cam) và 1 nm (xám)


Nhận xét:
Theo đồ thị hình 8, khi bề rộng khe tăng, giá trị độ hấp thu giảm và các đường chuẩn có hệ
số góc giảm chứng tỏ độ nhạy giảm đi. Tại bề rộng khe 0.2 nm, hệ số góc của đường chuẩn
cao nhất so với 2 bề rộng khe còn lại chứng tỏ phép đo này nhạy nhất. Khi tăng bề rộng lên
0.7 và 1 nm, giá trị độ hấp thu giảm và hệ số góc giảm, có xu hướng ít nhạy hơn nhưng
khoảng làm việc rộng hơn.
Nguyên nhân là do khi bề rộng khe tăng thì bề rộng quang phổ đi qua bộ đơn sắc cũng
tăng, lúc này độ đơn sắc giảm đi, đầu dò sẽ dò hết tất cả photon đi tới mà không phân biệt
được của bước sóng nào sẽ dẫn đến việc cường độ tăng nhưng độ chính xác giảm do các
nguồn sáng lạc (stray light) gây nhiễu. Vì thế cần điều chỉnh bề rộng khe phù hợp, càng
nhỏ càng tốt sao cho chỉ cho một bước sóng của ngun tố cần phân tích đi qua đến đầu dị
để được kết quả chính xác và độ nhạy cao.

2.4. Thí nghiệm 4: Sự nhiễu hóa học của nhôm (Al) đối với magnesium (Mg)
2.4.1. Sơ lược về nhiễu hóa học
Nhiễu hóa học xảy ra trong nhiều trường hợp khi đo phổ hấp thu. Nhiễu có thể làm tăng
hoặc giảm tín hiệu hấp thu tương đối so với tín hiệu của chuẩn, mặc dù các tác động kế sau

đó thì phổ biến hơn. Có thể kể yếu tố như ảnh hưởng của các ion sulfate, phosphate,… dẫn
đến sự tạo thành các hợp chất bền nhiệt, khó hóa hơi và khó nguyên tử hóa; hay cũng có
các ion tạo nên các hợp chất rất dễ bay hơi và nguyên tử hóa, làm tăng cường vạch phổ,….
Có nhiều phương pháp để loại nhiễu hóa học, trong bài thí nghiệm này, ta sử dụng phương
pháp thêm chất biến tính để san bằng tác động hóa học của nền mẫu lên chất phân tích
trong chuẩn và mẫu làm cho sự nguyên tử hóa giữa chuẩn và mẫu khác nhau. Lượng chất
biến tính thêm vào phải là lượng áp đảo để cạnh tranh với chất phân tích tương tác với nền
mẫu. Thí nghiệm 6 này, ta phân tích Mg trong đó bị ngun tố Al gây nhiễu, sử dụng
nguyên tố lantan (La) như là chất biến tính thêm vào để loại trừ sự gây nhiễu của Al.


2.4.2. Điều chỉnh thơng số máy
Ngun tố: Magnesium (Mg)
Dịng đèn: 5 mA
Bước sóng: 285.13 nm
Bề rộng khe: 0.2 nm
Vị trí đầu đốt: 9 mm
Tỷ lệ khí hỗn hợp khí: 3.1
Nồng độ của các dung dịch được pha trong dung dịch HNO3 1% bao gồm:
1.

Blank 1 (200 ppm Al)

2.

Blank 2 (200 ppm Al + 10000 ppm La)

3.

0.2 ppm Mg

4.

0.2 ppm Mg + 200 ppm Al

5.

0.2 ppm Mg + 200 ppm Al + 10000 ppm La

2.4.3. Kết quả và nhận xét
Bảng 4. Kết quả độ hấp thu của các dung dịch

Solution
Blank 1 (200 ppm Al)
Blank 2 (200 ppm Al + 10000 ppm La)
0.2 ppm Mg
0.2 ppm Mg + 200 ppm Al
0.2 ppm Mg + 200 ppm Al + 10000 ppm La
0.2 ppm Mg + 200 ppm Al (đã trừ mẫu trắng)
0.2 ppm Mg + 200 ppm Al + 10000 ppm La (đã trừ mẫu trắng)
Tính tốn và so sánh giá trị S1%:

S1%
Tính toán được giá trị đo S1% measured

0.0044

0.0044

[ Mg ]

Abs

0.2 ppm
0.2807

0.003135ppm

Absorbance
0
0.1150
0.2807
0.0240
0.3290
0.0240
0.2140


Theo “cookbook”, độ hấp thu của Mg 0.4 ppm là 0.7201 → độ hấp thu của Mg 0.2 ppm là
0.3601
Giá trị S1% theo “cookbook” là S1% manual

0.0044

0.2 ppm
0.3601

0.002444 ppm

→ S1% measured > S1% manual
Nhận xét

Kết quả S1% measured > S1% manual có thể xuất phát từ các nguyên nhân như đã giải thích ở thí
nghiệm 1.
Nhơm được xem là yếu tố gây nhiễu khi đo phổ hấp thu của Mg vì có sự hình thành phức
của Mg với oxy anion của nhôm (Mg(AlO2)2) và cản trở sự hấp thu của Mg trừ khi Lantan
được bổ sung (theo TCVN 8246-2009). Phức này bền nên cần phải có nguồn năng lượng
cao để ngun tử hóa nó để tạo ra Mg. Vì vậy lượng Mg sinh ra rất ít do vấn đề phức dẫn
đến giá trị độ hấp thu của mẫu 0.2 ppm Mg + 200 ppm Al (đã trừ mẫu trắng) thấp hơn
nhiều so với mẫu chỉ có 0.2 ppm Mg.
Độ hấp thu của mẫu 0.2 ppm Mg + 200 ppm Al + 10000 ppm La (đã trừ mẫu trắng) gần
với độ hấp thu của mẫu chỉ có 0.2 ppm Mg chứng tỏ khi có mặt La đã có sự cạnh tranh tạo
phức và bảo vệ Mg. Việc sử dụng La với một lượng áp đảo để tăng khả năng va chạm hiệu
quả với Al so với Mg. Sự nhiễu hóa học này làm cho độ hấp thu bị giảm đi đáng kể, làm
cho việc định lượng bị sai nghiêm trọng nên cần phải sử dụng phương pháp phù hợp để
loại nhiễu.

2.5. Thí nghiệm 5: Sử dụng ngọn lửa phát xạ để đo độ hấp thu và định lương sodium
(Na)
2.5.1. Sơ lược về phổ phát xạ
Trong phổ phát xạ nguyên tử, ta sử dụng một nguồn năng lượng nhiệt để kích thích ngun
tử ở mức cơ bản lên mức kích thích có năng lượng cao hơn, tức trạng thái không bền, sau


đó các điện tử này sẽ trở về lại mức cơ bản. Lúc này một nguồn bức xạ đặc trưng sẽ phát
ra. Cường độ bức xạ này sẽ được ghi nhận, và do nó tỷ lệ với số nguyên tử bị kích thích
nên ta có thể xây dựng đường chuẩn. Ngọn lửa dùng cho quá trình phát xạ rất hiệu quả đối
với các kim loại kiềm. Bởi vì các tần số cộng hưởng đặc trưng của chúng nằm trong vùng
ánh sáng khả kiến nên năng lượng của trạng thái kích thích thấp, bằng cách đó, ta có thể
quan sát màu vạch phổ để định tính.
2.5.2. Điều chỉnh thơng số máy
Sử dụng ngọn lửa phát xạ:

Nguyên tố: Sodium (Na)
Dòng đèn: 5 mA
Bước sóng: 588.80 nm
Bề rộng khe: 0.2 nm
Vị trí đầu đốt: 9 mm
Tỷ lệ khí hỗn hợp khí: 3.1
Nồng độ của các dung dịch Na: blank, 0.1; 0.2; 0.5; 1; 2; 5; 10 ppm pha trong dung dịch
HNO3 0.5%.
2.5.3. Kết quả và nhận xét
Bảng 5. Kết quả đo độ hấp thu của các dung dịch Na khi sử dụng ngọn lửa phát xạ

Nồng độ Na (ppm)
0 (blank)
0.1
0.2
0.5
1.0
2.0
5.0
10.0

Abs đo
0.0054
0.0135
0.0175
0.0263
0.0386
0.065
0.1199
0.1579

Abs thực tế
0.0081
0.0121
0.0209
0.0332
0.0596
0.1145
0.1525

SD
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0002
0.0002
0.0002
0.0002

%RSD
1.70
1.13
0.58
0.52
0.43
0.25
0.18
0.15

0.180
y = 0.0149x + 0.0173
R² = 0.9434

0.160
0.140

Độ hấp thu

0.120
0.100

0.080
0.060

0.040
0.020

0.000
0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

Nồng độ Na (ppm)

Hình 9. Đồ thị độ hấp thu theo nồng độ Na từ 0.1 đến 10 ppm khi sử dụng ngọn lửa phát xạ

Do điểm tại nồng độ 5 ppm chưa phù hợp với các số liệu và đồ thị, nên chấp nhận bỏ 1
điểm tại nồng độ 5 ppm để đồ thị phù hợp theo TCVN6661-2 và có sự thống nhất với khi
đo với ngọn lửa hấp thu.
0.180
0.160

y = 0.014x + 0.0155
R² = 0.9731

0.140

Độ hấp thu

0.120
0.100
0.080
0.060
0.040
0.020
0.000
0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

Nồng độ Na (ppm)

Hình 10. Đồ thị độ hấp thu theo nồng độ Na từ 0.1 đến 10 ppm khi sử dụng ngọn lửa phát xạ sau khi đã
bỏ đi điểm tại 5 ppm


Nhận xét:
Sau khi bỏ điểm tại 5 ppm, đồ thị vẫn có dạng đường cong, giá trị hệ số tương quan của
đường thẳng tuyến tính tăng, độ nhạy giảm, do sử dụng máy đo chuyên đo AAS và sử dụng
ngọn lửa phát xạ để đo nên sự khơng tuyến tính này là điều hiển nhiên. Na là nguyên tố có
độ nhạy cao nên khoảng làm việc tối ưu chỉ tại khoảng nồng độ thấp. Để tăng khoảng làm
việc, cần phải điều chỉnh quang lộ bằng cách chỉnh hướng của ngọn lửa, để tăng độ nhạy.
Na có hai bước chuyển điện tử tại 588.74 nm và 589.4 nm nên cần chọn bề rộng khe nhỏ
tại 0.2 nm để tránh bị trùng tín hiệu.
Tính tốn giá trị giới hạn phát hiện, CL:

CL

3

SB
S

3

0.0001
0.014

0.0214ppm

Với SB là độ lệch chuẩn của mẫu trắng; S là độ nhạy, tức hệ số góc a của đường chuẩn tại
các nồng độ thấp của Na.

LOQ

10
CL
3

10
0.0214ppm
3

0.0714ppm

2.6. Thí nghiệm 6: So sánh phổ hấp thu và phổ phát xạ
2.6.1. Điều chỉnh thông số máy
Sử dụng ngọn lửa hấp thu:
Nguyên tố: Sodium (Na)
Thơng số khác: tối ưu như thí nghiệm 1
Bước sóng: 588.80 nm
Bề rộng khe: 0.2 nm

Vị trí đầu đốt: 9 mm


Tỷ lệ khí hỗn hợp khí: 3.1
Đo lặp: 8 lần
Nồng độ của các dung dịch Na: blank, 0.1; 0.2; 0.5; 1; 2; 5; 10 ppm pha trong dung dịch
HNO3 0.5%.
2.6.2. Kết quả và nhận xét
Kết quả đo phổ phát xạ: Sử dụng kết quả ở thí nghiệm 5
Kết quả đo phổ hấp thu:
Bảng 6. Kết quả đo độ hấp thu của các dung dịch Na khi sử dụng ngọn lửa hấp thu

Nồng độ Na (ppm)
0 (blank)
0.1
0.2
0.5
1.0
2.0
5.0
10.0

Abs đo
0.0126
0.0382
0.0704
0.1135
0.2064
0.3586
0.8600

1.2907

Abs thực tế

SD
0.0014
0.0007
0.0011
0.0017
0.0010
0.0022
0.0029
0.0075

0.0256
0.0578
0.1009
0.1938
0.3460
0.8474
1.2781

%RSD
11.16
2.12
1.43
1.51
0.40
0.61
0.34

0.58

1.600
y = 0.1292x + 0.06
R² = 0.9781

1.400
1.200

Độ hấp thu

1.000
0.800
0.600
0.400
0.200
0.000
0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

10.0

Nồng độ Na (ppm)

Hình 11. Đồ thị độ hấp thu theo nồng độ Na từ 0.1 đến 10 ppm khi sử dụng ngọn lửa hấp thu