PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH phổ phát xạ nguyên tử (AES)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CNSH – CNTP

BÀI THU HOẠCH
MÔN PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TRONG CNTP
Đề tài: Phương pháp phân tích phổ phát xạ nguyên tử (AES)
GVHD: TS. Vũ Hồng Sơn
HVTH: Nguyễn Thị Mai
SHHV: CB140422
Lớp: CNTP - 2014B

Hà Nội, 1/2015


Phần I. Tổng quan về phương pháp phân tích phổ phát xạ nguyên tử (AES)
1. Sự xuất hiện phổ phát xạ nguyên tử
Trong điều kiện bình thường, các điện tử chuyển động trên các quỹ đạo ứng với
mức năng lượng thấp nhất. Khi đó nguyên tử ở trạng thái bền vững - trạng thái cơ bản.
Ở trạng thái này nguyên tử không thu và cũng không phát năng lượng. Nhưng nếu cung cấp
năng lượng cho nguyên tử thì trạng thái đó không tồn tại nữa. Theo quan điểm của thuyết
lượng tử, khi ở trạng thái khí, điện tử chuyển động trong không gian
của nguyên tử, đặc biệt là các điện tử hóa trị, nếu chúng nhận được năng lượng ở bên ngoài
(điện năng, nhiệt năng, hóa năng,...) thì điện tửsẽchuyển lên mức năng lượng
cao hơn. Khi đó nguyên tử đã bị kích thích và nó tồn tại ởtrạng thái kích thích. Nhưng
trạng thái này có năng lượng cao nên không bền vững. Nguyên tửchỉlưu lại ởtrạng thái này
nhiều nhất là 10-8 giây. Sau đó nó luôn luôn có xu hướng trởvềtrạng thái cơbản ban đầu bền
vững. Nghĩa là nó phải giải phóng năng lượng mà chúng đã hấp thụ được trong quá trình bị
kích thích dưới dạng của các bức xạquang học.Bức xạnày chính là phổphát xạcủa nguyên
tử.Phổ phát xạ nguyên tử thường nằm trong vùng phổ có độ dài sóng từ 170-900nm, tức là
trong vùng tử ngoại và khả kiến (UV/VIS).
2. Nguyên tắc của phép đo phổ phát xạ nguyên tử

Từviệcnghiêncứunguyênnhânxuấthiệnphổphátxạ,ta

có

thểkháiquát

phươngphápphântíchdựatrêncơsở đo phổphátxạcủanguyêntửphảibaogồmcác bước:
(1).Trướchếtmẫuphântíchcầnđượcchuyểnthànhhơi(khí)củanguyêntửhay
Iontựdotrongmôitrườngkíchthích.Đólàquátrìnhhóahơivànguyêntửhòamẫu.Sauđódùngnguồn
nănglượngphùhợpđểkíchthíchđámhơiđóđểchúngphátxạ.Đấylàquátrìnhkíchthíchphổcủamẫu.
(2).Thu,phân1ivàghitoànbộphổphátxạcủavậtmẫunhờmáyquangphổ.
(3).Đánhgiáphổđãghivềmặtđịnhtínhvàđịnhlượngtheonhữngyêucầuđãđặt
ra.Đâylàcôngviệccuốicùngcủaphépđo.
3.Trang thiết bị
Ứngvớicácnhiệmvụnày,tacầnmộthệthốngtrangthiết bị cũnggồmbaphầntươngứngnhưthế.
♦Phần1:Nguồnnănglượngđểhóahơi,nguyêntửhóamẫuvàkíchthíchphổ
củamẫuphântích,đểcóphổcủanguyêntốphântích.
♦Phần
2:Máyquangphổđểthu,phânlivàghilạiphổphátxạcủamẫuphântích
theovùngphổtamongmuốn.
♦Phần3:Hệthốngtrangbịđểđánhgiáđịnhtính,địnhlượngvàchỉthịhaybiểu thịcáckếtquả.

2

2


Sơ đồ nguyên lý của quá trình phân tích AES

3

3


3.1. Phần1Nguồnnănglượngđểhóahơi,nguyêntửhóamẫuvàkíchthíchphổcủamẫuphân
tích,đểcóphổcủanguyêntốphântích
Các

nguồn

kích

thích

phổ

phát

xạ

bao

gồm:

Ngọnlửađènkhí,

Hồquangđiệndòngxoaychiềuvàmộtchiều,Tialửađiện, Tia lược, tiaX,Plasmacaotầncảmứng.
Trongcácloạinguồnnănglượngnày,ngọnlửađènkhí,hồquangvàtialửađiện
đãđượcdùngtừlâu,nhưngcóđộnhạykhôngcao(nguồnsángcổđiển).Tialượcvà
ICPlànhữngnguồnnănglượngchođộnhạycao.Nhưngtialượcítđượcdùng.Vìđể

lượcphùhợpchomụcđíchphântíchphảicó

có

đượctia

nhữngtrangbịphứctạp,tốn

kém.RiêngICPlànguồnnănglượnghiệnđangđượcứngdụngphổbiếnvàcónhiều ưuviệt.
Trong khuôn khổ bài thu hoạch này, em chỉ xin trình bày về nguồn kích thích phổ phát
xạ PlasmacaotầncảmứngICP(InductivityCoupledPlasma)
3.1.1. Đặcđiểmvàtínhchất
Đâylà

nguồnnănglượngmớiđượcsửdụngtrongphépphântíchquangphổphát

xạnguyêntửkhoảng10nămlạiđây;songlạiđượcsửdụngrộngrãivàcóhiệuquả
caovìnócónhữngđặcđiểmsauđây:
(1).Nguồnnănglượngnàycónhiệtđộcao.Thôngthườngnhiệt
đạtđượcnhiệtđộtừ4000–

độcủaplasmacóthể

9000oCnênhóahơivànguyêntửhóađượchếtmọitrạng

tháicủavậtliệumẫuvớihiệusuấtcao (cấp ppb).Vớiplasmanày,mọinguyêntố kim loạiđềubị
kíchthíchđểtạoraphổphátxạcủanó.Cáchợpchấtbềnnhiệtcũngbịhóahơivà
phânlithànhnguyêntửtựdo,nhưngtrongnguồnnănglượngnàyphổphátxạcủaIon làchủyếu.
(2). ICPlànguồnnănglượngkíchthíchphổphátxạ đảmbảochophépphântíchcóđộ nhạyrất
cao.Nóichungcó thểđạttừ n.10-4:n.106% (0,l-5)đốivớihầuhếtcácnguyêntố.

(3).ICPlànguồnkíchthíchphổkhôngnhữngcó
cao.Nóhơnhẳnhồ quangvà tiađiện.

4

độnhạycao,màcòncóđộổn

4

định


(4).Tuycónhiệtđộcaonhưngsựkíchthíchphổphátxạtrongnguồnnănglượng nàylạirất êm
dịu.Nó tươngtựnhưsựkíchthíchphổtrongngọnlửađènkhí.
(5).
Vớinguồnnănglượngnày,ngườita
cóthểđịnhlượngđượcđồngthờinhiều
nguyêntốmộtlúc,nêntốcđộphântíchrấtcao(từ40-120mẫu/giờ).Mặtkhác,khi
dùngnguồnnănglượngICP,vùngtuyếntínhcủaphươngphápđịnhlượnglàrấtrộng

(từ1-

10.000lần).
(6).Ítxuấthiệnảnhhưởngcủachấtnền(matrixeffect).
3.1.2. Cấutạocủahệthống ICP
Vềnguyêntắc,hệthốngthiếtbị

đểtạoranguồnnănglượngICPgồm2

bộ

phận

chính:máyphátcaotầnHF, bộ phận nguyêntử h ó a m ẫ u .
* MáyphátcaotầnHF
Cácmáynàylàmviệcởtầnsốrấtcaonhưngphổbiếnlàởhaitầnsố27,12MHZ
và450MHZ.Trongđómáytrungtầnsố27,12MHZđượcsửdụngnhiềuhơn.Đólà
sóngmangrađiô.MáyphátcaotầnHFcónhiệmvụ
nănglượngchocuộncảmcaotần

ở

tầnsố

pháttầnsốcaođểcungcấp

đầumiệngđènnguyêntửhóamẫu,tạora

plasma

nhiệtđộcaochosựhóahơimẫu,nguyêntửhóavàkíchthíchphổ.
* Bộphậnnguyêntửhóamẫu
Bộ phận này baogồmbộ phântạosolkhímẫuvàđènnguyêntửhóamẫu.
Bộ phận tạo thể sol khí mẫu có nhiệm vụ hút dung dịch mẫu phân tích tạo ra một sol
khí theo một trong 2 cách: kĩ thuật phun khí mao dẫn hoặc kĩ thuật siêu âm. Trong 2
kĩ thuật này, kỹ thuật phun khí mao dẫn được dùng phổ biến. Nhưng đối với các
dung dịch có nồng độ chất nền trên 2% thì kỹ thuật này không tốt. Trong trường hợp
này, kỹ thuật siêu âm tốt hơn. Không những thế, kỹ thuật siêu âm còn cho kết quả
nhạy hơn kỹ thuật phun khí mao dẫn từ 3-5 lần. Hiện tại kỹ thuật này còn ít được
dùng vì trang thiết bị còn đắt. Do đó, trong phân tích người ta thường chuẩn bị các

dung dịch mẫu có nồng độ nền dưới 2%, hay lớn nhất cũng chỉ bằng 2%.
Hệ đèn nguyên tử hóa mẫu đượcchếtạobằngthạchanhchịunhiệt.Nógồmbaốnglồngvào
nhau,gắnchắcvàonhauởphầnđáy,vàmỗiốngđềucóđườngdẫnkhívào(hình vẽ).

5

5


Trongđó,ốngtrongcùnglà
mang;ốngthứhailà

mộtốngmaodẫnđểdẫnmẫuvàoplasmanhờkhí
ốngđểtạorakhíplasma.Cònốngthứbalàốngtạokhílàmlạnh

chođènnguyêntửhóa.Phíangoàiốngthứbavàngayở

đầucócuộncảmcaotầnbằng

đồng.CuộncảmnàyđượcnốivớimáyphátcaotẩnHFvàluônđượclàmlạnhbằng
dòngnướcchảyquakhilàmviệc.Đồngthờichínhcôngsuấtlàmviệccủacuộncảm
nàysẽquyếtđịnhnhiệtđộcủaplasmakíchthíchphổ.Nguồn
plasmaICPlàcáckhítrơnhưargon,heli,nitơ.Trongđó

khí
khíargon

dùng

cho

tinh

khiết

(>99,99%)làưuviệtnhất.Khí này có 3 thành phần làm 3 nhiệm vụ:
-Khímang mẫu:thường dùng từ 0,8-1,2lít/phút.
-Khíplasma:6-8lít/phút.
-Khílàmlạnh:5-8lít/phút.
Và tổng 3 loại khí trên nhỏ nhất là 16 lít/phút và lớn nhất là 18
lít/phút.Nhưngngàynay,ngườitacảitiếnvàdùngloạimini-

ICPnênchỉcầnđến1/3

lượngkhísovớiloạithôngthườngđãnêu.
3.1.3. SựkíchthíchphổpháttrongplasmaICP
KhitađóngmạchđiệncủamáyphátcaotầnHFthìcuộncảmAởđầuđènsẽ
xuấthiệntứckhắcdòngđiệncaotầncảmứngcónănglượnglớn.Nănglượngnày
đượcquyếtđịnhbởicácthôngsốcủamáyphátHFđãđượcchọn.Đồngthờitialửaở

K

cũngđượcbật,hỗnhợpkhívàmẫuđượcđốtcháy,plasmanhiệtđộcaoxuấthiện,
nghĩalàngọnlừahìnhthành.Trongngọnlửanhiệtđộ

caonày,trướchếtdungmôibay

hơi(ởphầntrong,phầntốicủangọnlửa),đểlạichấtmẫuởdạnghạtbộtmịn.Rồicác

6

6


bộtmẫunàybịnungnóng,nóngchảy,đượchóahơi,phânli,bịnguyêntửhóavàIon
hóađểtạoratrongplasmacóđủphântử,nguyêntử,Ion,điệntửởtrạngtháikhí.
Trongđóchủyếulà

cácnguyêntử,Ionvàđiệntử.Sauđócácphầntửkhínàycótrong

plasmasẽbịkíchthíchvàsinhraphổphátxạ.Bảnchấtsựkíchthíchphổởđâylàsự
kíchthíchnhiệt,nógiốngnhưsựkíchthíchphổphátxạtrongngọnlửađènkhí.Nhưngvìplasma
cónhiệtđộcao(nănglượnglớn)nênhiệusuấtnguyêntử
thíchphổcaovàphổcủanguồnnănglượngnàyvớicáckim

hóavàkích
loạikiềmvà

kiềmthổ

chủ

yếulàphổcủacácIonbậc1.CơchếcủaquátrìnhtrongplasmaICPcóthểtómtắt theosơđồsau:

HF:Máyphátcaotần;Pm:Hệthốngnguyêntửhóamẫu;L:

Thấukính;T:

Khe

sáng;G:Cáchtử;PM:Hệnhânquangđiện;>>:Hệđiệntử;Mr:Máytính;Sig:Bộchỉ
thịkếtquảđo;AB:Cungmặtphẳngtiêu;M1,M2:cácgươngchuẩntrựcvàhộitụ.
Trướchếtlàdungmôibayhơi,đểlạicáchạtbộtmẫu.Tiếptheolàbộtmẫubị
nungnóng,nóngchảy.Sauđó

làcácquátrìnhnhiệthóacủachấtmẫuxảyratheotính

chấtcủanó.

7

7


3.2.Phần 2 - Máyquangphổđểthu,phânlivàghilạiphổphátxạcủamẫuphântích
theovùngphổtamongmuốn.
3.2.1. Nguyêntắccấutạocủamáyquangphổphátxạ
Máyquangphổlàmộtdụngcụ

dùngđểthu,phânlivàghilạiphổcủamộtvùng

phổquanghọcnhấtđịnh.Vùngphổnàylàmộtđãiphổcủavậtmẫunghiêncứutừ
sóngngắnđếnsóngdài.Tùytheobộphậndùngđểphânliánhsángtrongmáydựa
theohiệntượngvậtlí

nào(khúcxạhaynhiễuxạ)màngườitachiacácmáyquangphổ

thànhhailoại.
(1).Máyquangphổlăngkính.Đólànhữngmáyquangphổmàhệtánsắccủa
chúngđượcchếtạotừ1hay2hoặc3lăngkính.Sựphânliánhsángởđâydựatheohiệntượngkhúc

xạcủaánhsángquahaimôitrườngcóchiếtsuấtkhácnhau(không
khívàthủytinhhaykhôngkhívàthạchanh).
(2).Máyquangphổcáchtử.Lànhữngmáyquangphổmàhệtánsắclàmộtcách
tửphẳnghaylõmphảnxạ.Bảnchấtcủasựtánsắcánhsángởđâylàsựnhiễuxạcủa
tiasángquacáckhehẹp.
Tuycó2loạimáyquangphổkhácnhau,nhưngvềnguyêntắccấutạothìđều
nhưnhau,đềugồm3phầnchính.Đólàhệchuẩntrực,hệphânlivàhệhộitụchùm sáng.
(1).
Hệchuẩntrựcvàphầnđầucủamáyquangphổ.Nógồmmộthaymộthệ
thốngthấukínhghépvớinhauhayhệgươnghộitụ
sángvàcóthểđiềuchỉnhđược)đặtở

và

mộtkhehẹp(khevàocủachùm

tiêucựcủahệthấukínhnày.Hệchuẩntrựccó

nhiệmvụnhậnvàtạorachùmsángsongsongđểhướngvàohệtánsắcđểphânli thànhphổ.
(2).Hệtánsắc.Đólàmộthệthốnglăngkínhhaymộttấmcáchtử.Hệnàycó

nhiệmvụphânli

(tánsắc)chùmsángđasắcthànhcáctiađơnsắc,tứclàphânli

một

nguồnsángphứctạpnhiềubướcsóngkhácnhauthànhmộtdảiphổcủachúngtheo
từngsóngriêngbiệtlệchđinhữnggóckhácnhau.Nếuhệtánsắcđượcchếtạobằng
lăngkínhthìchúngtacómáyquangphổlăngkính.Vàngượclại,nếuhệtánsắclà

cómáyquangphổcáchtử.Trongmáylăngkính,tiasóngngắnsẽbị

cáchtửta
lệch

nhiều,sóngdàilệchít,còntrongmáycáchtửthìngượclại.
(3).

Hệbuồngảnh.Đólàmộthệthốngthấukínhhaymộthệgươnghộitụ

mặtphẳngtiêucủacácchùmsáng.Hệnàycónhiệmvụhộitụcáctiasángcócùng

8

8

vàmột


bướcsóngsaukhiđiquahệphânlilạivớinhautạoraảnhcủakhemáytrênmặt
phẳngtiêu.Đóchínhlàcácvạchphổ.

9

9


10

10

3.2.2.Cácloạimáyquangphổphátxạ
3.2.2.1.Lăngkínhvàmáyquangphổlăngkính
Lăngkínhlà mộtbộphậnquan trọngcủamáyquangphổlăngkính. Nó quyếtđịnh khả năng,
tính chất phânli ánhsángcủamáyquangphổ. Lăng kínhlà
suốt,đồngnhấtvà

đẳnghướngtrong

mộtvùngphổ

một môi trường trong
nhấtđịnh.Nó

đượcgiới

hạnbởi5mặtphẳng,nhưtronghình3.2tacó:ABCvàA,B'C'làhaimặt tiếtdiệncủalăngkính,nó
songsong vớinhau.
BB'CC'làmặtđáycủalăngkính.CácmặtABB'A,vàAAICC'làhaimặtbên
củalăngkính.CạnhAA,gọilàcạnhđỉnhcủalăngkính.Gócđốidiệnvớimặtđáygọ
i làgócđỉnhcủalăngkính.Mộtlăngkínhthườngđượcđặctrưngbởihaiđạilượng
chính.ĐólàgócđỉnhA(haycạnhđáy)vàchiếtsuấtncủavậtliệulàmlăngkính.Nếu
tachiếumộtchùmsángSi vàomộtmặtbêncủalăngkínhthìhiệntượngkhúcxạsẽ
xảyra.

11
1

1

Trongđó:
- Silàtiatới;KHlàtialó
- ilàgóctớivài'làgóclócủatiasáng
- Dilàgóclệchtốithiểu
Dlàgóclệchcủachùmsángsaukh
iqualăngkính;
ABClàtiếtdiệnchínhcủalăngkín
h
Vậtliệuđể làm lăngkính cũngphảitrongsuốt, đồngnhấtvà đẳnghướng trongmột
vùngphổnhất định. Nó phải bền với nhiệt độ và ánh sáng. Chiếtsuấtphảihầu
như

khôngphụthuộcvào

nhiệt

độvàđộẩm.Trongvùngkhảkiến,đểchếtạolăngkínhngườitathườngdùngmộtvàiloại
thủytinh,nhưthủytinhflinnặng,flinnhẹ,thủytinhkrau.Trongvùngtửngoạingười
tathườngdùngthạchanh.Nếucảvùngphổ(UY+VIS)phảidùngthủytinhđặcbiệt.
3.2.2.2. Cáchtửvàmáyquangphổcáchtử
Cáchtửlàhệgồmnhiềukhehẹp(vạch)songsongvớinhauvàcáchđềunhau.Mỗikhenhưlàmột
chắnsáng,cònchỗkhôngcóvạchnhưlàmộtkhesáng.
Cáchtửcótácdụngphânliánhsángnhưlăngkính.Nhưngbảnchấtsựphânliánh
sángởcáchtửkháclăngkính.Sựphânliánhsángcủacáchtửlàdohiệntượngnhiễuxạcủachùms
ángquakhehẹp.Khiđósựphânli

ánhsángcủalăngkínhlàtheohiện

tượngkhúcxạcủaánhsángquahaimôitrườngcóchiếtsuấtkhácnhau.Cáchtửcó

hailoại:

Cách tử phản xạ và cách tử truyền xạ.
Đểchếtạomáyquangphổngườitathườngdùngcáchtửphảnxạ,vìdùngcách
tửtruyềnxạsẽbịmấtnhiềunănglượngkhichùmsángđiquacáchtử.
Trongmỗiloạitrênlạicócáchtửphẳngvàcáchtửlõm.

12
2

2


Cácđạilượngđặctrưngchomộtcáchtửlàhaithôngsốchínhsauđây:
-Chukìcủacáchtử:khoảngcáchgiữahaivạchtrêncáchtửvàđượckíhiệu làd.
Hằngsốcủacáchtử:Làsốvạchtrênmộtđơnvịđộdàicủacáchtửvàđượckí
hiệulàk,tứclàsốvạchđượckhắctrên1mm.
Máyquangphổcáchtử,vềnguyêntắc, cũngcó cấutạonhưmáyquangphổlăngkính.Nhưngở
đâyhệtánsắclàmộtcáchtử,vàcũngdùngbađạilượngđặctrưngnhư
trongmáyquangphổlăngkínhđểđánhgiáchấtlượngcủamộtmáyquangphổcách tử: độ tán
sắc góc, độ tán sắc dài, khả năng phân giải.
3.3. Phần 3 - Trangbịpháthiệnvàthunhậnphổ
Chođếnnay,đểthunhậnphổphátxạcủavậtmẫucóhailoạitrangbị:
Kínhảnhhayphimảnh(kỹthuậtcổđiển)vàCácloạinhânquangđiệnkiểuống(photomultiplier
tubedetector),hiệnnaylàcácmảnggiọt(diodearray).
3.3.1Kínhảnhquangphổ
Kínhảnhquangphổcónhiềuloại,nhưngvềcấutạo,nógồmhaiphần:Phầnđế
vàphầnlớpnhũtươngbắtánhsáng.Đếlà

tấmthủytinhtrongsuốtvàđồngnhất,cóđộ

dầyđềuđặn,thườngtừ1 - 2mm,diệntích6x12cm,9x24cmhay9x30cm.
Lớpnhũtươngbắtánhsánlàlớpgêlatincóđộdầytừ0,1đến0,05mm,nhưngphải
đồngnhấtvàđềuđặntrênmặttấmđếthủytinh.Lớpgêlatinnàycó

chứacáchạtAgBr

mịn.ĐộnhạycủakínhảnhphụthuộcvàocáchạtAgBrtronglớpgelatinnày.Độnhạy
làmộtthôngsốđặctrưngchomỗiloạikínhảnhvàmỗiloạikínhảnhcũngchỉnhạy
trongmộtvùngphổnhấtđịnh.Đặctrưngnàydoquátrìnhsảnxuấtquyết
định,theoloạinguyênvậtliệuvàthànhphầncủachúng,cũngnhưđiềukiệnchếtạokínhảnh.
3.3.2.Ốngnhânquangđiện(Photomultipliertubes)
Trongcácmáyquangphổhiệnnay,ngườitacóthểpháthiệnvàđotrựctiếp

cườngđộ

củacácvạchphổbằngcácnhânquangđiện,màkhôngcầnghiphổlênkính
ảnh.Dođóloạitrừđượcsaisốdokínhảnhgâyra.

13
3

3


Nhânquangđiệnkiểuốnghaydetectortubeslàmộtloạidụngcụquanghọcđể
thunhậnvàpháthiệntínhiệuquanghọc(tứclàđocườngđộchùmsáng)theohiệu
ứngquangđiệncủanó.Vớisựpháttriểncủakhoahọcvàkĩthuật,ngàynayngườita

đãchếtạođượcnhiềuloạinhânquangđiệnkiểuống(photomultipliertubes)đểthu
nhậntínhiệuquanghọcvàkhuếchđạilênhàngngàn,đếnhàngtriệulần,làmchocácmáyquangp
hổcóthểphântíchđượcnhiềunguyêntốởnồngđộrấtnhỏ(từµg

-

g).Nhânquangđiệnlàmộtdụngcụvạnnăngđểthunhậntínhiệuquanghọc.Nó cóđộnhạyvàđộ
chọnlọccao.Vùngphổlàmviệccủanhiềuloạinhânquangđiện
thườnglàtừ190đến900nm,chovùngphổtửngoạivàkhảkiến.Tấtnhiên,vùngphổlàmviệccủa
mộtloạinhânquangđiệnphụthuộcvàobảnchấtkimloạidùngđểchế
catotcủanhânquangđiện.Cáckimloạiđể
quangđiệnkiểunàythườnglà

chếtạo

Na-Cs-K-Li-Sb.Hệsốkhuếchđại

tạobản
catotcủanhân
củacácnhânquang

điệnthườnglàtừ10+5đến10+6,đôikhicóthểđến10+7lần.

14
4

4


PhầnII: Ứng dụng của phép phân tích quang phổ phát xạ

1.Đốitượngcủaphươngphápphântíchphổphátxạ
Bêncạnhmụcđíchnghiêncứuvậtlí

quangphổnguyêntử,phépđo

phổphátxạ

nguyêntửlàmộtphươngphápphântíchvậtlídựatrêntínhchấtphátxạcủanguyêntử

ở

trạngtháihơiđểxácđịnhthànhphầnhóahọccủacácnguyêntố,cácchấttrongmẫu
phântích.Vìvậy

trong

hóa

học

nócótên

“phântíchquangphổhóahọc”.Phươngphápnàyđượcsử
dụngđểphântíchđịnhtínhvàđịnhlượngcácnguyêntốhóahọc,chủyếulàcáckim
loạitrongmọiđốitượngmẫukhácnhau,nhưđịachất,hóahọc,luyệnkim,hóadầu,
nôngnghiệp,thựcphẩm,y

dược,môitrường...thuộccácloạimẫurắn,mẫudungdịch,

mẫubột,mẫuquặng,mẫukhí.Tuyphântíchnhiềuđốitượng,nhưngthựcchấtlà

địnhcáckimloạilà

xác

chính,nghĩalàcácnguyêntốcóphổphátxạnhạy,khiđượckích

thíchbằngmộtnguồnnănglượngthíchhợp;sauđólàmộtvàiákimnhưSi,P,C.Vì
vậy,đốitượngchínhcủaphươngphápphântíchdựatheophépđophổphátxạ của nguyêntử là
cáckimloạinồngđộnhỏtrongcácloạimẫukhácnhau.Vớiđốitượngá
kimthìphươngphápnàycónhiềunhượcđiểmvàhạnchếvềđộnhạy,cũngnhư
nhữngtrangbịđểthu,ghiphổcủachúng,vìphổcủahầuhếtcácá

kimlạinằmngoài

vùngtửngoạivàkhảkiến,nghĩalàphảicóthêmnhữngtrangbịphứctạpmớicó

thể

phântíchđượccácákim.
2. Cácưuđiểmvànhượcđiểm của phương pháp AES
Phươngphápphântíchquangphổphátxạnguyêntừsởdĩđượcpháttriểnrất
nhanhvàđượcsửdụngtrongnhiềulĩnhvựccủakhoahọc,kĩ

thuậtcôngnghiệp,nông

nghiệpvàđờisốngvìnócónhữngưuđiểmrấtcơbản:
-Phươngphápnàycóđộnhạyrấtcao.Bằngphươngphápnàynhiềunguyêntố
cớthểđượcxácđịnhđạtđếnđộ

nhạytừ

n.103đếnn.104%.Nhưngvớinhữngtrangbị

hiệnđạivàvớinhữngnguồnkíchthíchphổmới(ICP)ngườitacóthểđạtđếnđộnhạy
5đếnn.10-6%

đôi.Vớinhiềunguyêntố

từn.10-

màkhôngcầnphảilàmgiầumẫuphân

tích(bảng1).Vìthếnólàphươngphápđểkiểmtra,đánhgiáđộtinhkhiếtcủanhiều

hóachấtvà

15
5

5


nguyênliệutinhkhiếtcao,phântích

lượngvếtcáckimloạinặngđộchại

trongđốitượngthựcphẩm,nướcgiảikhát,môitrường.Trongkhiđó

vớinhữngđối

tượngnàythìphươngpháphóahọckhôngthểnàođạtđược.
- Phươngphápnàygiúpchúngta có thểtiếnhànhphântíchđồngthờinhiều
trongmộtmẫu,màkhôngcầntáchriêngchúngra

nguyêntố

khỏinhau.Mặtkhác,lại

khôngtốnnhiềuthờigian,đặcbiệtlàphântíchđịnhtínhvàbánđịnhlượng.
-

Vớinhữngtiếnbộcủakĩthuậthiệnnayvàvớinhữngtrangbịhiệnnayđã

được,thìphươngphápphântíchtheophổphátxạnguyêntử

là

mộtphépđo

đạt
chínhxác

tươngđốicao.Trongnhiềutrườnghợp,vớinồngđộnhỏ(cỡppm)màsaisốcủaphép
đolàdưới10%.Tấtnhiênvớinhữngtrangbịvàmáymóccổđiểnthìsaisố

cóthểlớn

hơn.Songthựctếnóđãbịnhữngtrangbịhiệnđạiđẩylùi.
-Phươngphápphântíchtheophổphátxạlàmộtphươngphápphântíchtiêutốn

ít

mẫu,chỉcầntừ1 đếnvàichụcmiligammẫulà đủ.Đặcbiệtlà kĩthuậtphổphátxạ.
-Phươngphápphântíchnàycóthểkiểmtrađượcđộđồngnhấtvềthànhphần
củavậtmẫuở
nhữngvịtrí(chỗ)khácnhau.Vìthếcũngđượcứngdụngđểkiểmtrađộ
đồngnhấtcủabềmặtvậtliệu.
-Trongnhiềutrườnghợp,phổcủamẫunghiêncứuthườngđượcghilạitrên
phimảnh,kínhảnhhaytrênbănggiấy.Nólànhữngtàiliệulưutrữvàkhicầnthiếtcó
thểđánhgiáhayxemxétlạimàkhôngcầnphảicómẫuphântích.
Bêncạnhnhữngưuđiểmđãnêu,phươngphápnàycũngcómộtsốnhượcđiểm
vàhạnchếnhấtđịnh.Trướchếtphảinóiđếnlà:Phươngphápnàychỉchochúngta
biếtđượcthànhphầnnguyêntốcủamẫuphântích,màkhôngchỉrađượctrạngthái
liênkếtcủanó

ở

trongmẫu.Độchínhxáccủaphépphântíchphụthuộcvàonồngđộ

chínhxáccủathànhphầncủadãymẫuđầuvìcáckếtquảđịnhlượngđềuphảidựa
theocácđườngchuẩncủacácdãymẫuđầuđãđượcchếtạosẵntrước.
Mặcdùcó
mộtsốnhượcđiểmvàhạnchế,nhưngphươngphápphântíchquang
phổphátxạnguyêntử

ngàycàngđượcpháttriểnvà

ứngdụngrộngrãitrongnhiềulĩnh

vựckhácnhauđểxácđịnhlượngvếtcácnguyêntốtrongcácđốitượngmẫukhác

nhau.Đólàmộtphươngphápphântíchnhanh,cóđộchínhxácbảođảmvàđộnhạy
khácao,đặcbiệtthíchhợpchophântíchđấthiếm,cácloạinước,khôngkhí,...

16
6

6


3. Phân tích quang phổ phát xạ định tính
3.1. Nguyêntắcchung
Khicungcấpnănglượngđểhóahơi,nguyêntửhóamẫu
phântíchvàkíchthíchđámhơinguyêntửđóđiđếnphátxạthìchúngtasẽthuđược
phổphátxạcủamẫuphântích.Phổđógồmbathànhphần:

(1).PhổvạchcủanguyêntửvàIon,

(2).Phổđámcủaphântửvànhómphântử,
(3).Phổnềnliêntục.Trongbathànhphầnđó,thìphổvạchlàthànhphầnchínhđặctrưngchongu
yên

tửvàIonởtrạngtháihơitựdo,khichúngbịkíchthích,nghĩalàởtrạngtháihơi.Khi

bịkíchthích,cácnguyêntửvàIonsẽphátramộtchùmbứcxạquanghọcgồmnhiều
tiacóbướcsóngkhácnhaunằmtrongdảiphổquanghọc(190-1100nm).

Nếuthu,

phânlivàghichùmsángđólạitasẽđượcmộtdảiphổgồmcácvạchphátxạcủa
nguyêntửvàIoncủacácnguyêntốcótrongmẫu.Trongtậphợpcácvạchphổđó,thì

mỗiloạinguyêntửhayIonlạicómộtsốvạchđặctrưngriêngchonó.Cácvạchphổ đóđượcgọilà
cácvạchphổphátxạđặctrưngcủaloạinguyêntốấy.Vídụkhibịkích
thích:NguyêntửAlphátravạchđặctrưngtrongvùngUV:308,215;

309,271nm.

NguyêntửCuphátravạchđặctrưngtrongvùngUV:324,754;327,396nm.Chínhnhờcácvạch
phổđặctrưngnàyngườitacóthểnhậnbiếtđượcsựcómặt
hayvắngmặtcủamộtnguyêntốnàođótrongmẫuphântíchquaviệcquansátphổ
phátxạcủamẫuphântích,vàtìmxemcó

cácvạchphổđặctrưngcủanóhaykhông,

nghĩalàdựavàocácvạchphổphátxạđặctrưngcủatừngnguyêntốđểnhậnbiết
chúng.Đólànguyêntắccủaphươngphápphântíchquangphổphátxạđinhtính.
Từcơsởvậtlíđótacóthểkháiquátquátrìnhphântíchquangphổphát
xạđịnhtínhgồmcácgiaiđoạnsauđây:
(1).
Cungcấpnănglượngđểhóahơi,nguyêntử

hóamẫuphântíchtạorađámhơi

nguyêntửtựdovàkíchthíchđámhơiđóphátraphổphátxạcủachúng.
(2).Thuchùmsángphátxạđó,phânlivàghiphổphátxạcủamẫuphântích.
(3).Quansátphổthuđượccủamẫuphântíchtheocácvạchđặctrưngcủacác
nguyêntốđểpháthiệnchúng.
Cácgiaiđoạnnàyđượcthựchiệnnhờmộthệthốngmáyquangphổphátxạ.Hệthốngmáynàycũ
nggồmbaphầnchínhtươngứngvớibanhiệmvụđãnêutrên.
Phần1.Nguồnnănglượngđểhóahơi,nguyêntửhóavàkíchthíchđámhơi
nguyêntửcủamẫuđếnphátxạ.

17
7

7


Phần2.Máyquangphổđểthu,phânlivàghiphổphátxạcủamẫu.
Phần3.Hệthốngtrangbịđểquansátđịnhtínhvàđịnhlượng.
Trongphântíchđịnhtính,khiquansátkhôngthấyvạchphổphátxạđặctrưng
củamộtnguyêntốởtrongphổcủamẫuphântích,điềuđócóthểxảyrahaikhảnăng:
(1)làhoàntoànthựctếkhôngcónguyêntố

đóởtrongmẫuphântích,(2)là

nguyêntốđócótrongmẫuphântích,nhưngnồngđộcủanónhỏhơnđộnhạyphát
hiệncủaphươngphápphântích.Vìthếkhôngxuấthiệnvạchphổphátxạđặctrưng củanó.
Vídụ:Nếudùng2 loạinguồnHồ quang vàICPđểkíchthíchphổphátxạthì:
+VớinguồnHQ:2vạchCuđãnêuởtrênxuấthiệnởnồngđộC>0,0004%
+ Với nguồn ICP: Cũng 2 vạch Cu này, nhưng xuất hiện ở nồng độ C
>0,00004%.Dođóviệckếtluậnkếtquảphântíchphảitheophươngphápphântíchvà
cácđiềukiệntrangbịđãdùngđểthughiphổcủamẫuphântíchvàđộnhạycủa
phươngphápđãsửdụng.
Đólàhiệntượngthựctế,songngườitathườnghayquyướcvàcoinhưlàkhông cónguyêntố đó
trongmẫuphântích,khikhôngtìmđượccácvạchđặctrưng(2

vạch

phổ)củanguyêntốđótrongphổphátxạcủamẫuphântích,theokĩthuậtđãdùngđể địnhtính.
Vạchchứngminhđịnhtínhvàcáchchọn

Muốnxácnhậnsựcómặthaykhôngcómặtcủamộtnguyêntố
nàođótrongmẫu
phântích,ngườitaphảitìmmộtsốvạchphổđặctrưngcủanguyêntố

đótrongphổcủa

mẫuphântíchxemcóhaykhông,đểtừđómàkếtluậncónóhaykhôngcónótrong
mẫuphântích.Nhữngvạchphổđặctrưngđượcchọnđó

đượcgọilà

vạchchứngminh

củanguyêntốấy.Nóichung,đểpháthiệnmộtnguyêntốđạtkếtquảchínhxácvà
chắcchắn,ngườita

phảichọnítnhấthaivạchchứngminhkhiquansátphổcủamẫu

phântích.Cácvạchphổnàyphảithỏamãnmộtsốđiềukiệnsauđây:
(1).Nhữngvạchphổnàyphảirõràngvàkhôngtrùnglẫnvớicácvạchcủanguyên
tốkhác,nhấtlànguyêntốnồngđộlớn.
(2).
Nóphảilà
nhữngvạchphổnhạy,đểcóthểpháthiệnđượccácnguyêntố

trong

máuvớinồngđộnhỏ(phântíchlượngvết).
(3).Việcchọncácvạchphổchứngminhchomộtnguyêntốphảixuấtpháttừ
nguồnnănglượngđãdùngđểkíchthíchphổcủamẫuphântích,vìtrongnguồnkíchthíchcónăn

glượngthấpthìphổcủanguyêntử

là

chủyếuvàvạchnguyêntửcủanó

thườnglànhữngvạchnhạy.Ngượclại,trongnguồnkíchthíchgiầunănglượng(ICP)

18
8

8


thìphổcủaIon

là

chủyếu.Chonênphảitùythuộcvàonguồnnănglượngđã

dùngđể

kíchthíchphổmàchọnvạchchứngminhlàvạchnguyêntửhayvạchIonchophùhợp.
(4).Phảicăncứvàomáyquangphổcóthểthu,phânlivàghiđượctrongvùng
sóngnàomàchọnvạchchứngminhchomộtnguyêntốnhấtđịnh.Vídụđểchứng
minhNa,nếuphổmẫuđượcghitrênmáyQ-24(vùngphổ200-400nàothìtaphải
chọnhaivạchNa330,30vàNa330,27nm.Ngượclại,
tinh(vùngphổ360-780nm.),thì

nếughitrênmáylăngkínhthủy

lạiphảichọnhaivạchNa589,60và589,00nm.Nếu

dùngmáycáchtửPGS-2(vùngphổ200-1100nm)thìchọn4vạchtrênđềuđược.
Độnhạyphổvàkhảnăngpháthiện
Trongphântíchquangphổphátxạnguyêntửngườita
thườngsửdụnghaikhái
niệmvềđộnhạy.Đólàđộnhạytuyệtđốivàđộnhạytươngđốiđểxemxéthayđánh
giákhảnăngphântíchcủamộtphươngpháp.
Độnhạytuyệtđối(còngọilàđộnhạykhốilượng)
Độnhạytuyệtđốilàlượnggamnhỏnhấtcủamộtnguyêntốcầnphảiđưavào
kíchthíchphổtrongplasmađểcònpháthiệnđượcít nhấthaivạchphổđặctrưngcủa nguyêntố
ấytrongmộtđiềukiệnnhấtđịnhđãchọn,nghĩalàcònchứngminhđược nguyêntốấy.
Vídụ,chỉcóthểpháthiệnđượccácnguyêntố:
+Pbkhitrongplasmahồquangđểkíchthíchphổphảicó0,000007gPb.
+Alkhitrongplasmahồquangđểkíchthíchphổphảicó0,0000055gAl.
CònởcácgiátrịnhỏhơnthìkhôngthểpháthiệnđượcPbvàAl.Cácgiátrị
(lượnggam)0,000007gvà0,0000055gđượcgọilàđộnhạytuyệtđốicủaPbvàAl
trongphépphântíchđó.Nhưvậy,mỗinguyêntố

khácnhaucóđộnhạytuyệtđốikhác

nhauvàphụthuộcvàomỗinguyêntố,cácđiềukiệnkíchthíchvàghiphổcủamẫu.
Độnhạytươngđối(còngọilàđộnhạynồngđộ)
Độnhạytươngđốilà nồngđộnhỏnhấtcủamộtnguyêntốphảicó ởtrongmẫu
phântíchđểcòncóthểpháthiệnđượcítnhấthaivạchphổđặctrưngcủanó,trong
cácđiềukiệnthựcnghiệmnhấtđịnhđãchọn.Cònnếunhỏhơnnồngđộđóthìta
khôngthểtìmđượcmộtvạchđặctrưngnàocủanótrongphổcủamẫuphântích.Ví
dụ:Đểpháthiệnđượchaivạchphổđặctrưngcủacácnguyêntố sautrongnguồnhồ
quang,phảicó:

+Pbvớinồngđộtrongmẫulà=>0,0008%
+Alvớinồngđộtrongmẫulà=>0,0004%
+Cuvớinồngđộtrongmẫulà=>0,0005%

19
9

9


Cácgiátrị0,0008;0,0004;0,0005%đượcgọilàđộnhạytươngđốicủaPb,Al
trongphépphântíchnày.Đó

vàCu

lànồngđộnhỏnhấtđểcònpháthiệnđượccác

nguyêntốđótheo2vạchphổphátxạcủanótrongmộtđiềukiệnnhấtđịnhđãchọn.
Cũngnhưkháiniệmtrên,mỗinguyêntốkhácnhaucũngcóđộnhạytươngđối
khácnhau.Nóichung,cácnguyêntốcóít

vạchphổthườngcóđộnhạycao.

Trongphântíchngườitahaydùngkháiniệmđộnhạytươngđốivàchỉđôikhicần
thiếtmớidùngkháiniệmđộnhạytuyệtđối,vìdùngkháiniệmđộnhạynồngđộchúng
dễsosánhđộnhạycủacácnguyêntố

ta

vớinhauhơn.Nhưvậy,khảnăngchứngminh

củamộtnguyêntốphụthuộcvàođộnhạyphổcủanguyêntốđó.Nguyêntố

nàocàng

nhạyphổthìcàngcóthểpháthiệnđượcnóngayởnồngđộrấtnhỏ(tấtnhiênlànồng
độnàyphảicònlớnhơnđộnhạytươngđối).
Ngoàiđộ
nhạyphổcủamộtnguyêntố,khảnăngchứngminhcủanguyêntố

còn

phụthuộcvàomộtsốyếutốkhác,như:
+Cácđiềukiệnthựcnghiệmđểhóahơi,nguyêntửhóamẫu,kíchthíchcác
nguyêntốvàđiềukiệntrangbịghiđophổcủamẫuphântích.
+Chấtlượngcủahệthốngquanghọccủamáyquangphổ;
+Cấutạo,thànhphầnvậtlívàhóahọccủamẫuphântích;
+Môitrườngkíchthíchphổ;
+Trạngtháitồntạicủanguyêntốtrongmẫu;
+Chấtphụgiathêmvàomẫuphântích.
Nhưngtrongmộtđiềukiệnthí
nghiệmnhấtđịnhphùhợpđã

đượcchọn,vớihệ

thốngtrangbịnhưnhauvàcùngmộtloạimẫu,thìkhảnăngchứngminhcủamộtnguyêntốchỉcò
nphụthuộcvàođộnhạyphổcủanguyêntố phântíchvàtrangbịthu nhậnphổmàthôi.
Vìthếmuốnđánhgiá,sosánhkhảnăngchứngminhcủamộtnguyêntố

bằngphổ

phátxạnguyêntử,chúngtaphảinghiêncứuchúngtrongnhữngđiềukiệnnhấtđịnh
nhưnhauvàphùhợp,nhưnguồnnănglượngđểhóahơi,nguyêntử

hóavàkíchthích

phổ,cũngnhưcácđiềukiệnghiphổcủachúng.
Sựtrùngvạchvàcáchloạitrừ
Phổphátxạcủamộtnguyêntố

thườngcó

rấtnhiềuvạch,cókhiđếnhàngngàn

vạch.Cácvạchnàyphânbốtừvùngsóngngắnđếnsóngdàicủadảiphổquanghọc

(190-

1100nm).Nguyêntốnàocócấutạolớpvỏđiệntửcàngphứctạp,nhấtlàsốđiện
tửhóatrịcàngnhiều,thìphổphátxạcủachúngcàngcónhiềuvạch,vídụnhưFe.Vì

20
0

0


thế,phổphátxạcủamẫuphântích,nhấtlà

cácmẫuđakim

loại,thìphổphátxạcủanó

tấtnhiêncũngcónhiềuvạch.Trongdảiphổđótấtnhiêncó

thểcóhainguyêntố

khác

nhau,nhưngchúnglạicóthểphátratiabứcxạcùngđộdàisóng,hoặckhácnhau
khôngđến0,01nm.Trongtrườnghợpnàyvạchphổcủahainguyêntốđólàtrùng
nhauhoàntoànhoặclàchồnglênnhaumộtphần,nghĩalàcóhiệntượngtrùngvạch,
hiệntượngquấyrốivàchenlấncủacácvạchphổcủacácnguyêntốvớinhau.
Vạchphổtrùng
Vạchphổtrùnglà

cácvạchphổcủacácnguyêntố

khácnhau,nhưngcócùngmột

giátrịđộdàisóng.Vìthếtrênkínhảnhtachỉthấycómộtvạchduynhất.Vídụvạch
La412,323nm

trùngvớivạchphổEr412,823nm

(khôngnhạy).Nênkhiđịnhtính

khôngđượcchọnvạchLa412,323nmđểchứngminhnguyêntố

La,mặcdầuđólà

một

vạchnhạycủaLa.
Vạchquấyrốivàchenlấn
Vạchquấyrốivàchenlấnlàvạchphổcủacácnguyêntốkhácnhau,nhưng
chúngcóđộđàisóngxấpxỉbằngnhaumàmáyquangphổkhôngphângiảiđược
thànhcácvạchriêngrẽ.Vìthếtrênkínhảnhhaivạchphổnàynằmkềnhauvà
phầnchồnglênnhau.Dođó

khiquansátta

có

một

cũngchỉthấycómộtvạchrộng.Songcó

trườnghợphaivạchcóthểtáchrađượcởnồngđộnhỏcủacảhainguyêntố,nhưng
khimộttronghainguyêntốcónồngđộlớn,tấtnhiênlàvạchcủanguyêntốcónồng
độlớnsẽlấnátvạchcủanguyêntốcónồngđộnhỏ.Đólàsựquấyrốivàchenlấncủa
cácvạchphổcủacácnguyêntố.Vìthế,đểchứngminhđịnhtínhmộtnguyêntốchúng
tacũngphảiloạitrừnhữngvạchphổcóhiệntượngđó.
Phổđám
Bêncạnhsựtrùngvạchvàsựquấyrối

củacácvạchphổcủacácnguyêntố

khác

nhau,thìphổđámcủacácphântửvànhómphântửcũnglàmộtyếutốgâykhókhăn
chophépphântíchđịnhtính,vìtrongnhiềutrườnghợpthìphổđámcủacácphầntử
chelấpmấtcácvạchđặctrưngcủacácnguyêntốkhác.Điềunàythểhiệnrấtrõ
vùngkhảkiến(380-780

trong

nm),nếutakíchthíchphổcủamẫuphântíchtrongmôi

trườngkhôngkhí,haytrongcácmáyquangphổcóđộphângiảikhôngđủlớn.

21
1

1


Đólànhữngkhảnăngcóthểxảyrakhiquansátbấtkìmộtbảngvạchphổnào
củacácnguyêntốhóahọc.Songkhôngphảivìthếmàkhôngchứngminhđịnhtính
đượcmộtnguyêntốtheophổphátxạcủanó.Bằngthựctế,ngàynayngườitađãcó

rất

nhiềucáchkhácnhauđểloạitrừcácyếutốảnhhưởngđó.Vídụ:Trongđiềukiệnkíchthíchphổth
ôngthườngthì

tất

nhiênkhôngthểxuấthiệncácvạchphổ

củacácchấtkhí

nhưoxy,halogen,nitơ,...Hoặckhiphântíchcácmẫuthôngthườngtấtnhiênkhông
thểcókhảnăngtrùngvạchvớicácnguyêntốphóngxạ,đấthiếm,nguyêntốquý,...Mặtkháccănc
ứvàocườngđộcủacácvạchphổhaynồngđộxuấthiệncủacácvạch
phổkhácnhaucủacácnguyêntố,chúngtacũngcóthểdựđoánđượctrongđiềukiện
cụthểđóthìvạchphổđócóxuấthiệnhaykhông,nghĩalàtrongmỗitrườnghợpcụ
thểcầnphảiluônluônchúýđếnnhữngkhảnăngtrùngvạch,sựquấyrốivàchenlấn
củacácvạchphổvớinhau.Songcũngtừ

cáctrườnghợpcụ

thểđó

màtìm

cáchkhắc

phụcchophùhợp.

22
2

2


3.2. Phươngphápphântíchđịnhtính
Mụcđíchcủaphântíchquangphổphátxạđịnhtínhlàpháthiệncácnguyêntố,
chủyếulàcáckimloạitrongcácmẫuphântích,nógồmcóhailoạiyêucầu,dođó
cũngcó2kiểuđịnhtính: (1).Phântíchđịnhtínhtừngphầnvà (2).Phântíchđịnhtínhtoàndiện.

Phântíchđịnhtính(ĐT)từngphầntứclàkiểmtraxemtrongmẫuphântíchcó
chứanhữngnguyêntốmàngườitacầnquantnmđếnhaykhông,còncácnguyêntố
khácthìkhôngcầnbiếtđến.Vídụngườiđưamẫuyêucầutìmxemtrongmẫunàycó
Pbhaykhông?
ĐâylàphântíchĐTtừngphần,vìchỉcầntìmnguyêntốPbtrongmẫu.-Ngược
lại,phântíchđịnhtínhtoàndiệnlà
nhiêunguyêntố

phảixácđịnhxemtrongmẫuphântíchchứabao

cảthảy.Vídụngườiđưamẫuyêucầutìmxemtrongmẫunàycóbao

nhiêukimloạicảthảy?ĐâylàphântíchĐTtoàndiện.
Chínhtừthựctếđómàngườitacũngcómộtsốcáchquansátđịnhtínhkhác
nhau,dựatheophổphátxạcủamẫu.
3.2.1. Phươngphápquansáttrựctiếptrênmànảnh
Nguyêntắc

củaphươngphápnàylà

trênmànảnhcủamáyquangphổ(mặtphẳng

tiêu)ngườitađặtmộtmàngmờ,trênmàngmờnàycóđánhdấuvịtrícácvạchđặc
trưngcủamộtsốnguyêntốnhấtđịnh.Đồngthờibốtrímộthệthốngthấukínhlúp
phóngđạiđểquansáttrựctiếpmànảnhđó.
Nhưvậy,muốnđịnhtínhmộtmẫunàođó,ta

thuphổcủamẫuphântích,khikích

thíchchúngbằngmộtnguồnnănglượngphùhợpvàquansátphổmộtcáchtrựctiếp

trênmànảnhcủamáynhờhệthốngkínhlúpphóngđại.
Khiđódựatheocácvạchphổđặctrưngđãđánhdấutrênmàngmờmàkếtluận
cómặthaykhôngcómặtnguyêntốđótrongmẫuphântích.
Phươngphápnàynhanh,đơngiản.Nhưngchỉgiớihạntrongnhữngmẫuđơn
giảnvànhữngnguyêntốcầnphântíchđãcóđánhdấucácvạchphổđặctrưngcủanó
trênmàngmờcủamáyquangphổ.
Nóchủyếuphụcvụchophântíchluyệnkim,đểkiểmtranhanhmộtvàinguyên

tố

cầnthiết,nhưMn,Cr,Si,C,Al,...Vàcũngvìthếmàcómộtloạimáyquangphổ

23
3

3


chuyêndụngchomụcđíchnày.ĐólàcácloạimáyStyloscop.Máyquangphổnày
phụcvụchonộidungphântíchđịnhtínhtừngphầncủangànhluyệnkimlàchủyếu.
3.2.2. Phươngphápsosánhphổ
Đâylàphươngphápđơngiản,chínhxác,nhưngcũngchỉphụcvụ

chomụcđích

phântíchđịnhtínhtừngphần.
Nguyêntắccủaphươngphápnàylà:MuốnđịnhtínhmộtnguyêntốXnàođó,chúngtaphảighip
hổcủanguyêntố

Xnguyênchấtkềvớiphổcủamẫuphântích.Rồi

tìmmộtnhómvạchđặctrưngcủanguyêntốXtrongmẫunguyênchấtvàsosánh
nhómvạchphổđóvớiphổcủamẫuphântíchxemcónhữngvạchphổđặctrưngđó
haykhôngtrongphổcủamẫuphântích.
Trêncơsở
đómàkếtluậncómặthaykhôngcómặtcủanguyêntố

X

phântích.Phươngphápnàytuyđơngiản,nhưngvớimỗinguyêntố
ghimộtphổcủanguyêntốnguyênchất.Vì

trongmẫu
cầntìmtalạiphải

thếchẳngnhữngtốnkémkínhảnh,điệncựcvà

thờigian,mànhiềukhicòn
khôngcócủanguyêntốXtinhkhiếtđóđểlàmphổsosánh.Dođónócũngbịhạnchế
vàkhôngđượcứngdụngnhiềutrongthựctế.
3.2.3. Phươngphápphổchuẩn(Dùngbảnatlas)
PhổchuẩnhaycòngọilàbảnatlasphổlàcácbảngvạchphổcủaFetheomột
máyquangphổnhấtđịnh.Nóđượcxemnhưlàmộtthangđộdàisóngphụcvụcho
việcđánhdấuvịtrícácvạchphổđặctrưngcủacácnguyêntố.Nócócấutạogồm2 phần.
Phầntrênlà
mộtdãycácvạchphổcủaFe
trongmộtvùngphổnhấtđịnhcủamáy
quangphổ.Phầndưới,tứclàkềvớiphổcủaFe,làvịtrícácvạchphổđặctrưngcủa
cácnguyêntốkhácvàtrêncùnglàthangsốsóng.
Nhưvậy,muốnđịnhtínhmộtmẫunàođó,ta

cầnphảighiphổcủaFevà

kềđó

là

ghiphổcủamẫuphântích.
Sauđónhờmáychiếuphổvàbảnatlastacóthểnhậnbiếtđượctrongmẫuphân
tíchcóchứanhữngnguyêntốnàokhiquansátphổcủamẫuphântíchtheocácvạch
phổđặctrưngcủatừngnguyêntố,bằngcáchđemphổcủaFetrênkínhảnhlàmtrùng
vớiphổcủaFetrênbảnatlas.

24
4

4


Vìthế,đểđịnhtínhbaogiờcũngphảighiphổtheotừngcặp,mộtphổcủaFevà
kềđólàphổcủamẫuphântích,nghĩalàcóbaonhiêumẫuphântíchthìcóbấynhiêu
cặpphổtươngứng.
Phươngphápnàyphùhợpchocả

haimụcđíchphântíchđịnhtínhtừngphầnvà

địnhtínhtoàndiện.Nhưngmỗimáyquangphổcầnphảicómộtbộatlashoànchỉnh
chonóđốivớitấtcảmọinguyêntốcầnnghiêncứu.
Vìthếngàynayhầuhếtcácphòngthínghiệmchỉdùngphươngphápnàychocả
haimụcđíchphântíchđịnhtính.Cáchãngbánmáyquangphổcũngđãcungcấpđủ
cácbảngatlatschocácmáycủahọ.

4. Phân tích phổ phát xạ định lượng
4.1.Nguyêntắcchung
Phươngphápphântíchquangphổphátxạnguyêntửđịnhlượngdựatrêncơsở
giữanồngđộcủanguyêntố

cầnphảixácđịnhvàcườngđộcủavạchphổphátxạdonó

phátra,khibịkíchthíchtrongnhữngđiềukiệnthíchhợp,cómốiliênhệtuyếntínhvàđơntrịtheo
hàmsố.
Iλ=f(C)
(1)
TrongmộtgiớihạnnhấtđịnhcủanồngđộCcủanguyêntốphântích,trongđóIλ
làcườngđộcủavạchphổphátxạcủanguyêntốđó,cònClànồngđộcủanguyêntố
đótrongmẫuphântích.
Bảnglíthuyếtvàthựcnghiệmngườitađãtìmđượcmốiliênhệđóvàđượcmôtả
theophươngtrìnhLômaskin-Schraibơ:
I =a.Cb
λ

(2)

4.2. Phương pháp phân tích định lượng
4.2.1Phươngphápđườngchuẩn
Phươngphápđườngchuẩndựatheophươngtrìnhcơbảncủaphépđophổphát xạ:
I=a.Cb(a)hay
S=γ.b.logC+k(b)
Nhưvậy,muốnxácđịnhnồngđộCxcủamộtnguyêntố
Xtrongmộtmẫunàođó,
trướchếtchúngtaphảichuẩnbịmộtdãymẫuđầucóchứanguyêntốXvớinồngđộ
C1,C2,Ca,C4,…

VàCxtrongcùngmộtđiềukiệnnhưcácmẫuphântích.Songđểdựng1đườngchuẩn,trongthực

25
5

5