PHỔ PHÁT xạ NGUYÊN tử

ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT HÀ NỘI
KHOA DẦU KHÍ

Bài thuyết trình:
PHỔ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ

Giáo viên hướng dẫn:

Ts. Tống Thị Thanh Hương

Nhóm thực hiện: Trần Xuân Cường
Nguyễn Thế Dương
Đỗ Khắc Mạnh

Hà Nội, ngày 23 tháng 4 năm 2014


A. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ
• Hạt nhân
• Điện tử ( đám mây điện tử )


A. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ
• Nguyên tử là phần tử nhỏ nhất còn giữ được tính chất
hóa học của nguyên tố
• Nguyên tử của mỗi nguyên tố hóa học có cấu tạo khác
nhau nên chúng có tính chất khác nhau
• Lớp vỏ quyết định tính chất vật lý và hóa học,đặc biệt là
các điện tử hóa trị.

B. PHỔ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ
Là sản phẩm sinh ra do sự tương tác vật chất,mà ở đây là các nguyên tử
tự do ở trạng thái khí với nguồn năng lượng nhiệt,điện,… nhất định phù hợp

I.

SỰ XUẤT HIỆN PHỔ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ

Điều kiện bình thường ,các nguyên tử chuyển động trên các quỹ đạo ứng
với mức năng lượng thấp nhất  nguyên tử ở trạng thái bền vững,trạng thái
cơ bản(Eo)
Nhận được năng lượng ở bên ngoài ( điện năng,nhiệt năng,hóa năng…)
thì điện tử sẽ chuyển lên mức năng lượng cao hơn( E1,E2,E3…En ).Khi đó
nguyên tử đã bị kích thích
Trạng thái dừng kích thích : 10-7 - 10-8 s, sau đó quay về trạng thái cơ
bản.
Sự giải phóng năng lượng dưới dạng bức xạ quang học.
Bức xạ này là phổ phát xạ nguyên tử


B. PHỔ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ


B. PHỔ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ
Năng lượng được giải phóng dưới dạng các lượng tử ánh sáng
∆E = ( En – Eo ) = hυ
Trong đó:
Eo và En lần lượt là năng lượng của nguyên tử ở trạng thái cơ bản và
kích thích
h:hằng số plank ( 6,626.10-7 erk.s)

υ: tần số của bức xạ
• Khi ∆E < 0 : quá trình hấp phụ
• Khi ∆E > 0 : quá trình phát xạ


• Sự chuyển mức năng lượng
của điện tử En  Eo.Ứng với
mỗi bước chuyển mức đó ta
có 1 tia bức xạ
• Khi một nguyên tố bị kích
thích có thể phát ra nhiều
vạch phổ phát xạ


II. TÍNH ĐA DẠNG CỦA PHỔ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ
Phổ phát xạ của 3 vật mẫu gồm 3 thành phần
1

Nhóm phổ vạch

2

Nhóm phổ đám

3

Phổ nền liên tục


1. Nhóm phổ vạch

Là phổ của nguyên tử và
ion. Nhóm phổ vạch này của
các nguyên tố hóa học hầu
như thường nằm trong vùng
phổ 190-1000nm (vùng UVVIS)
Chỉ có một vài nguyên tố á
kim hay kim loại kiềm mới
có một số vạch phổ nằm
ngoài vùng này.

Quang phổ vạch phát xạ của nguyên tử
hidrô.


2. Nhóm phổ đám
Là phổ phát xạ của các phân tử và nhóm phân tử.
Các đám phổ này xuất hiện thường có một đầu đậm và một
đầu nhạt. Đầu đậm ở phía sóng dài và nhạt ở phía sóng ngắn.
Trong vùng tử ngoại thì phổ này xuất hiện rất yếu và nhiều
khi không thấy. Nhưng trong vùng khả kiến thì xuất hiện rất đậm,
và làm khó khăn cho phép phân tích quang phổ vì nhiều vạch
phân tích của các nguyên tố khác bị các đám phổ này che lấp


3. Phổ nền liên tục
Là phổ của vật rắn bị đốt nóng phát ra, phổ của ánh sáng
trắng và phổ do sự bức xạ riêng của điện tử.

Phổ này tạo thành một nền mờ liên tục trên toàn dải phổ của
mẫu, nhạt ở sóng ngắn và đậm dần về phía sóng dài. Phổ này nếu

quá đậm thì cũng sẽ cản trở phép phân tích.


III. CÁC LOẠI VẠCH PHỔ ĐẶC TRƯNG CỦA MỘT NGUYÊN
TỐ.
Khi bị kích thích, các nguyên tử và ion sẽ phát ra một chùm
bức xạ quang học gồm nhiều tia có bước sóng khác nhau nằm
trong dải phổ quang học (190-1100nm).
Nếu thu, phân li và ghi chùm sáng đó lại ta sẽ được một dải
phổ gồm các vạch phát xạ của nguyên tử và ion của các nguyên
tố có trong mẫu.
Trong tập hợp các vạch phổ đó, thì mỗi loại nguyên tử hay
ion lại có một số vạch đặc trưng riêng cho nó.
vạch phổ phát xạ đặc trưng của loại nguyên tố ấy


III. CÁC LOẠI VẠCH PHỔ ĐẶC TRƯNG CỦA MỘT NGUYÊN
TỐ.

• Ví dụ:
– Nguyên tử Al phát ra vạch đặc trưng trong vùng UV:
308,215; 309,271nm.
– Nguyên tử Cu phát ra vạch đặc trưng trong vùng UV:
324,754; 327,396nm.


Nguyên tắc của phương pháp phân tích quang phổ
phát xạ định tính
Nhận biết được sự có mặt hay vắng mặt của một nguyên tố
nào đó trong mẫu phân tích qua việc quan sát phổ phát xạ của

mẫu phân tích, và tìm xem có các vạch phổ đặc trưng của nó hay
không, nghĩa là dựa vào các vạch phổ phát xạ đặc trưng của từng
nguyên tố để nhận biết chúng.
Muốn xác nhận sự có mặt hay không có mặt của một nguyên
tố nào đó trong mẫu phân tích, người ta phải tìm một số vạch
phổ đặc trưng của nguyên tố đó trong phổ của mẫu phân tích
xem có hay không, để từ đó mà kết luận có nó hay không có nó
trong mẫu phân tích.
vạch được chọn được gọi là vạch chứng minh của nguyên tố.


IV. SƠ ĐỒ THIẾT BỊ QUANG PHỔ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ


IV. SƠ ĐỒ THIẾT BỊ QUANG PHỔ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ
• Nguồn.
– Ngọn lửa: Ngọn lửa đèn khí có nhiệt độ
không cao (1700 – 3200 °C),có cấu tạo
đơn giản. Do có nhiệt độ thấp, nên
ngọn lửa đèn khí chỉ kích thích được
các kim loại kiềm và kiềm thổ.


IV. SƠ ĐỒ THIẾT BỊ QUANG PHỔ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ
• Nguồn.
– Hồ quang điện: Hồ quang là nguồn kích thích có năng lượng trung
bình và cũng là nguồn kích thích vạn năng. Nó có khả năng kích
thích được cả mẫu dẫn điện và không dẫn điện, nhiệt độ từ 3500
– 6000°C.
– Hồ quang là nguồn kích thích cho độ nhạy tương đối cao.

IV. SƠ ĐỒ THIẾT BỊ QUANG PHỔ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ
• Nguồn.
– Tia lửa điện: Tia lửa điện là nguồn kích thích phổ có năng lượng tương
đối cao,nhiệt độ ở trong plasma tia lửa điện từ 4000 – 6000°C. Tia lửa
điện là nguồn kích thích tương đối ổn định và có độ lặp lại cao nhưng về
độ nhạy lại kém hồ quang điện.
– Về bản chất của sự phóng điện, tia điện là sự phóng điện giữa hai điện
cực có thế hiệu rất cao (10.000 - 20.000kV) và dòng điện rất thấp (<1A).


V.CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC
• Sự phát xạ phổ nền
• Sự chen lấn của các vạch phổ gần nhau
Yếu tố phổ • Sự bức xạ của các hạt rắn
• Độ nhớt và sức căng bề mặt của dung dịch mẫu
• Sự ion hóa chất phân tích
Yếu tố vật lý • Hiện tượng tự đảo (tự hấp thụ)

Yếu tố hóa
học

• Nồng độ axit và các loại axit trong dung dịch mẫu
• Ảnh hưởng của các cation
• Ảnh hưởng của các anion & Thành phần nền của mẫu


C. ỨNG DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP TRONG PHÂN TÍCH
Bằng phương pháp này người ta có thể xác định định tính,

bán định lượng và định lượng được hơn năm chục kim loại và
gần một chục nguyên tố á kim trong các đối tượng mẫu khác
nhau (vô cơ và hữu cơ)
I. Phân tích AES trong ngành hóa và công nghiệp hóa học:
Nó là công cụ để các nhà hóa học xác định thành phần định
tính và định lượng của nhiều chất, kiểm tra độ tinh khiết của các
hóa phẩm, nguyên liệu và đánh giá chất lượng của chúng. Nó
cũng là một phương pháp để xác định các đồng vị phóng xạ và
nghiên cứu cấu trúc nguyên tử


C. ỨNG DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP TRONG PHÂN TÍCH
II. Phân tích AES trong địa chất:
Ngay từ khi mới ra đời, phương pháp này đã được các nhà địa chất sử
dụng phân tích các mẫu quặng phục vụ cho công việc thăm dò địa chất và
tìm tài nguyên khoáng sản. Vì thế ngành địa chất của tất cả các nước đều có
phòng phân tích quang phổ phát xạ rất hiện đại và hoàn chỉnh
III. Phân tích AES trong luyện kim:
Luyện kim cũng là một ngành sử dụng phương pháp phân tích quang
phổ phát xạ đầu tiên vào mục đích của mình trước cả ngành hóa. Chính tính
chất nhanh chóng và độ nhạy của phương pháp này là một điều rất cần
thiết đối với ngành luyện kim. Nó có thể là công cụ giúp các nhà luyện kim
xác định ngay được thành phần của các chất đang nóng chảy trong lò luyện
kim; qua đó mà họ có thể điều chỉnh nguyên liệu đưa vào để chế tạo được
những hợp kim có thành phần mong muốn, kiểm tra thành phần, kiểm tra
nguyên liệu.


C. ỨNG DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP TRONG PHÂN TÍCH
IV. Phân tích AES trong tiêu chuẩn học:

Bằng phương pháp phổ phát xạ và kết hợp với một số kính thiên văn,
các nhà thiên văn có thể quan sát được thành phần của các nguyên tố hóa
học của các hành tinh khác như mặt trăng, các vì sao. Chính những kết quả
phân tích thành phần của các mẫu đất do vệ tinh lấy từ mặt trăng về đã nói
lên ý nghĩa của phép đo phổ phát xạ trong lĩnh vực nghiên cứu thiên văn. Vì
những kết quả phân tích thực tế các mẫu là rất phù hợp với những số liệu
thu được trước đây qua phân tích tia sáng từ mặt trăng bằng hệ thống máy
quang phổ và kính thiên văn.


C. ỨNG DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP TRONG PHÂN TÍCH
V. Phân tích AES trong nông nghiệp, y và sinh học:
Đây là những ngành khoa học sử dụng phương pháp này đem lại nhiều
kết quả rực rỡ, đặc biệt là trong việc nghiên cứu thổ nhưỡng, nghiên cứu
các nguyên tố vi lượng trong đất trồng, trong cây trồng, trong phân bón của
nông nghiệp, hay nghiên cứu thành phần thức ăn phục vụ chăn nuôi, phân
tích nguyên tố vi lượng trong máu, serum, nước tiểu, phục vụ chữa bệnh.


Chúng em xin chân thành
cảm ơn !