Phổ phát xạ nguyên tử

PHÂN TÍCH KIM LOẠI BẰNG PHỔ PHÁT XẠ
NGUYÊN TỬ (AES)

GVHD: PGs.Ts Nguyễn Ngọc Tuấn
Nhóm học viên: Đinh Thị An, Lê Thị Phương Thanh, Lê Thành Quốc
Lớp: HHK24CH


PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ

hc
=

λ


Phát xạ nguyên tử

hc
=

λ

- Chính sự chuyển trạng thái e ở mức năng lượng
cao (kém bền) về mức năng lượng thấp (bền) phát
ra những bước sóng phát xạ đặc trưng cho từng
nguyên tố kim loại.
- Dựa vào các bước sóng này để xác định kim loại


MỤC ĐÍCH

I. Phân tích định tính:
- Xác định xem kim loại X, Y, Z có ở trong mẫu phân
tích hay không (phân tích theo yêu cầu)
- Xác định trong mẫu phân tích có những kim loại
nào (phân tích tổng thể)
II. Phân tích định lượng:
- Xác định hàm lượng của kim loại (yêu cầu hoặc
tổng thể) có mặt trong mẫu phân tích


I. Phân tích định tính
Cung cấp năng lượng để hóa hơi mẫu, tạo
nguyên tử tự do và kích thích để các
nguyên tử tự do phát ra phổ phát xạ

Thu chùm sáng phát xạ, phân ly và ghi
phổ phát xạ

Sử dụng vạch phổ đặc trưng để quan sát
nhận diện nguyên tố kim loại


I. Phân tích định tính
Nguyên tắc: dựa vào các vạch phổ phát xạ đặc trưng để nhận
biết sự có mặt của kim loại đó.
Vạch phổ đặc trưng của một nguyên tố: khi giảm nồng độ của
nguyên tố đó xuống dần dần thì vạch phổ đặc trưng cũng giảm
dần cường độ. Và là vạch phổ mất đi cuối cùng so với các vạch
phổ còn lại (hay gọi là vạch phổ cuối cùng).

I. Phân tích định tính
Nguyên tố

Vạch phổ đặc trưng

Al

Vùng UV: 308,215 và 309,271nm

Cu

Vùng UV: 324,754 và 327,396 nm

Mg

Vùng UV: 279,553 và 280,270nm

- Tùy vào từng loại máy đo phổ mà mỗi nguyên tố có các vạch phổ
đặc trưng khác nhau.
- Vd: máy Q-24 (200-400nm) đo Na : 330,30 và 330,27nm
Máy lăng kính thủy tinh (360-780nm) đo Na: 589,00 và 589,60nm
Máy PGS-2 (200-1100nm) đo Na: chọn cả 4 vạch là 330,30;
330,27; 589,00 và 589,60nm


I. Phân tích định tính
Độ nhạy hàm
lượng mẫu đo

Vạch quấy rối
và chen lấn

Chú ý

Sự trùng
vạch phổ

Phổ đám


ĐỘ NHẠY HÀM LƯỢNG MẪU ĐO
Độ nhạy tuyệt đối (độ nhạy khối lượng):
- Lượng gam nhỏ nhất của nguyên tố cần kích thích phổ để còn phát
hiện ít nhất 2 vạch phổ đặc trưng của nguyên tố đó
- Vd: Pb khi kích thích plasma cần 0,000007g Pb
Al khi kích thích plasma cần 0,0000055g Al
Độ nhạy tương đối (độ nhạy nồng độ):
- Nồng độ nhỏ nhất của một nguyên tố phải có ở trong mẫu phân tích
để còn có thể phát hiện được ít nhất hai vạch phổ đặc trưng của
nguyên tố đó
- Vd: Pb cần nồng độ thấp nhất trong mẫu là 0,0008%
Al cần nồng độ thấp nhất trong mẫu là 0,0004%
Xét trong điều kiện đã chọn


SỰ TRÙNG VẠCH PHỔ
- Có sự trùng lấn giữa vạch phổ đặc trưng với vạch phổ của
các nguyên tố khác về giá trị độ dài
- Vd: vạch La 412,323nm trùng với vạch phổ Er 412,323 nm.

Do đó không chọn vạch La 412,323nm để chứng minh có La.


VẠCH QUẤY RỐI VÀ CHEN LẤN

- Vạch phổ các nguyên tố khác nhau, nhưng chúng có độ dài xấp xỉ
bằng nhau mà máy quang phổ không phân giải được thành các
vạch riêng rẽ.
- Trên kính ảnh hai vạch phổ này nằm cạnh nhau và có một phần
chồng lên nhau



PHỔ ĐÁM
- Là phổ mà có thể là do các phân tử hay nhóm phân tử của các
nguyên tố khác có cường độ mạnh che lấp đi vạch phổ của nguyên
tố của ta cần xác định.
- Hay gặp trong vùng khả kiến (380nm – 780nm).
- Xuất hiện nhiều khi ta kích thích phổ trong môi trường không khí
hay các máy quang phổ có độ phân giải không cao.


I. Phân tích định tính
Dựa vào sự bay hơi
khác nhau của các
nguyên tố

Chọn môi trường kích
thích phổ cho phù
hợp

CÁCH KHẮC
PHỤC SỰ
TRÙNG LẤN
VẠCH PHỔ,
PHỔ ĐÁM

Chọn điều kiện và
nguồn năng lượng
phù hợp

Thêm vào mẫu
các chất phụ gia
thích hợp

Chọn máy quang phổ có độ
phân giải lớn và vùng phổ
phù hợp để đo và ghi phổ


I. Phân tích định tính
1. Phương pháp quan sát trực tiếp trên màn ảnh
Đặt một màng mờ trên màn ảnh máy quang phổ có đánh dấu vị trí
các vạch đặc trưng của một số nguyên tố
Dùng hệ thống kính lúp phóng đại để quan sát trực tiếp màn ảnh đó
Dùng nguồn kích thích phù hợp để thu các vạch đặc trưng
Đây là phương pháp nhanh, đơn giản nhưng chỉ xác định được
một số ít các nguyên tố như Mn, Cr, Al,...
Đáp ứng cho phân tích theo yêu cầu.

I. Phân tích định tính
1. Phương pháp quan sát trực tiếp trên màn ảnh
2. Phương pháp so sánh phổ
Ghi phổ mẫu phân tích có chứa nguyên tố X

Ghi phổ của nguyên tố X trong mẫu nguyên chất
So sánh hai phổ với nhau để xác định sự có mặt của nguyên tố X trên
cơ sở vạch đặc trưng.
Đây là phương pháp nhanh, đơn giản nhưng chỉ xác định được
một số ít các nguyên tố.
Đáp ứng cho phân tích theo yêu cầu.


I. Phân tích định tính
1. Phương pháp quan sát trực tiếp trên màn ảnh
2. Phương pháp so sánh phổ
3. Phương pháp phổ chuẩn (dùng bản Atlas)
Ghi phổ mẫu phân tích kề với phổ chuẩn của nguyên tố Fe (Atlas)
Mỗi máy có một phổ chuẩn Fe riêng
So sánh giữa bản phổ chuẩn và phổ mẫu phân tích để xác định các
nguyên tố có mặt trong mẫu thông qua các vạch đặc trưng
Có bao nhiêu mẫu phân tích ghi phổ bấy nhiêu lần.
Đáp ứng nhu cầu phân tích định tính toàn diện và phân tích định
tính từng phần


II. Phân tích định lượng
• Nguyên tắc: dựa vào cường độ phát xạ mà xác
định lượng ion kim loại có mặt thông qua hàm

số giữa cường độ phát xạ I và nồng độ C: Iλ = f(C)

I λ = a.Cb


II. Phân tích định lượng
Cung cấp năng lượng để hóa hơi mẫu, tạo
nguyên tử tự do và kích thích để các
nguyên tử tự do phát ra phổ phát xạ

Thu chùm sáng phát xạ, phân ly và ghi
phổ phát xạ

Dựa vào phổ đồ để xác định hàm lượng
nguyên tố kim loại


II. Phân tích định lượng
Pha mẫu chuẩn để xây
dựng đường chuẩn

Tối ưu hóa
các điều kiện
đo phổ

Xác định giới hạn chứng
minh và khoảng xác định
(khoảng tuyến tính)
Xác định sự bay hơi và
đường cong bay hơi

Chọn chất phụ gia trong
phân tích phổ phát xạ

Chọn môi trường kích
thích phổ phát xạ


1. Mẫu chuẩn
• Có thành phần hóa học và vật lý như mẫu
phân tích
• Nồng độ mẫu chuẩn thật chính xác
• Thành phần của mẫu chuẩn phải theo bền
vững theo thời gian


2. Xác định khoảng giới hạn chứng
minh và khoảng tuyến tính
• Nhằm xác định khoảng nồng độ tuyến tính mà
khi biết cường độ phát xạ ta có thể suy ra
nồng độ ion kim loại.
• Có 2 giá trị cần quan tâm: giá trị phát hiện
(LOD) và giá trị định lượng (LOQ).


3. Sự bay hơi và đường cong bay hơi
Mỗi nguyên tố có nhiệt độ bay hơi riêng. Cần nắm rõ để lựa chọn
thời gian ghi phổ cho hợp lý tránh sự sai lệch cũng như trùng lấn
các nguyên tố khác.

4. Môi trường kích thích phổ phát xạ
- Môi trường kích thích phổ ảnh hưởng trực tiếp đến thành phần
phổ của mẫu phân tích.
- Vd: sự xuất hiện CN gây nên phổ đám làm che mất vạch phổ
nhiều nguyên tố
- Các nền khác nhau cũng cho các vạch khác nhau


4. Môi trường kích thích phổ phát xạ
- Kích thích phổ trong môi trường khí quyển kiểm tra (đây là môi
trường khí trơ)
• Loại trừ được sự ảnh hưởng của các nguyên tố cơ sở
• Tránh được hiện tượng tự đảo, làm mở rộng vùng tuyến tính

Môi trường không khí

Eu

4435,60

Sm 4424,34

Cường độ
67

Độ nhạy
0,0004%

65

0,0008%

Môi trường khí quyển
kiểm tra
Cường độ
Độ nhạy
120
0,0001%
104

0,0003%

Tiến hành đo phổ trong môi trường khí quyển kiểm tra