PHỔ NGUYÊN TỬ
(PP QUANG PHỔ HẤP THU
VÀ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ)


CHƯƠNG
PHỔ HẤP THU
9 & PHÁT XẠ

NGUYÊN TỬ

9.1 Nguyên tắc
9.2 Phổ phát xạ nguyên tử
9.3 Phổ hấp thu nguyên tử
9.4 Các yếu tố ảnh hưởng
đến phổ nguyên tử


CHƯƠNG
PHỔ HẤP THU & PHÁT XẠ
9

NGUYÊN
TỬ tắc
9.1
Nguyên

Phun DDPT chứa chất khảo sát M ở trạng thá
aerozon vào nguồn nhiệt độ cao:
+H
+Q

A
MX
MA
(d
d)

MA +Q
(r)

M0 (9597%)
Mk

M* ( 2 -3
%)
Mn+ (rất
ít)


NGUYÊN TẮC
M*

M*
M*

M*

 h  hc
Sau
khi
nguyên

tử
hóa

M0
M

0

M0

(QT phát xạ)

M0

Cường độ phát xạ
I =f[M*]

PP QP phát xạ nguyên tử


NGUYÊN TẮC
M*

M*
M*

 h
Sau
khi
nguyên

tử
hóa

M*

(QT hấp thu)
M0
M0

M0

M0

Độ hấp thu
A =f[M0]

PP QP hấp thu nguyên tử


CHƯƠNG
PHỔ HẤP THU
9 & PHÁT XẠ

NGUYÊN TỬ

9.2 Phổ phát xạ
nguyên tử

– Sự tạo thành quang phổ
– Các đặc trưng của vạch quang phổ

– Thiết bò phân tích quang phổ phát
xạ
– Ứng dụng


SỰ TẠO THÀNH QUANG
PHỔ
Của nguyên tử đơn giản như hydro:

R R
  2  2 (1)
ni n*

Số
sóng R–hằng số Rydberg ; ni , n* số lượng tử chính của điện
Của
tử ở trạng thái cơ bản và
các
trạng thái kích thích
bức
Của nguyên tử /hạt mang điện nhiều điệ
xạ
2
2
z R
z R
phát
 

(2)

2
2
ra
(ni  ) (n*  )
z– điện tích của hạt nhân; ∆–
hệ số hiệu chỉnh quá trình
tương tác giữa các hạt


CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA
VẠCH QUANG PHỔ

NL cần thiết để kích
Thế kích thích
thích nguyên tử
THẾ
(eV) chuyển từ TT cơ bản
KÍCH
sang TT kích thích
THÍCH
VÀ
THẾ
NL cần thiết để tách
ION Thế ion hóa
đi một vài điện tử hóa
HÓA
(eV)
trò ở tầng ngoài cùng



CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA
VẠCH QUANG PHỔ
Nguồn kích thích:
Nguồn kích thích:
hồ quang điện
Tia lửa điện
/ngọn
lửa
đèn
khí
THẾ
KÍCH
THÍCH
Nguyên tử
VÀ
Ion
trung hòa
THẾ
ION
HÓA
Phổ vạch
Phổ hồ quang
tia lửa điện


CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA
VẠCH QUANG PHỔ

Độ chói sáng của vạch phổ được đặc tr
bởi cường độ xác đònh bằng PT Lomakin

CƯỜNG
ĐỘ
hay
I
=
a
lgI
=
VÀ
b
C
lga+blgC
a,
b
–
hằng
số phụ
thuộc
ĐỘ
vào điều kiện kích thích và
RỘNG
TT vật lý của mẫu ; C–
CỦA
nồng độ của nguyên tố
VẠCH
khảo sát
PHỔ
Đặc trưng của vạch quang phổ là độ rộ
của vạch phổ, tỷ lệ với khe của quang



CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA
VẠCH QUANG PHỔ

Thực tế độ rộng của vạch phổ rất khá
CƯỜNG
-Do các bức xạ không hoàn toàn đơn
ĐỘ
-Các vạch phổ bò giãn nở:
VÀ
ĐỘDo hiệu ứng Dopler
Do tác
Do tăng
RỘNG
động của
(các nguyên tử phát
nồng độ
CỦA
từ
trường
xạ ánh sáng chuyển
chất
VẠCH động theo chiều
và điện
khảo sát
PHỔ
trường
quan sát)

Vạch phổ được chọn để phân tích quan

phổ là vạch phổ có độ rộng trung bì


THIẾT BỊ PT QUANG PHỔ
PHÁT XẠ

Hệ thống
Hệ thống
Hệ thống chiếu sáng
tán sắc ghi phổ
(nguyên tử hóa)


THIẾT BỊ PT QUANG PHỔ
PHÁT XẠ

chuyển mẫu khảo sát
Nguồn phát từ
ánh
TT rắn (lỏng)→ TT hơ
sáng (kích thích
và chuyển từ TT hơi
quang phổ)
→ TT kích thích
HỆ
THỐNG
chuyển chùm ánh sáng
Một / ba phân kỳ thành chùm
CHIẾU
thấu kính hội tụ tia song song

SÁNG

Đa số các nguồn kích thích (ngọn lửa đèn
khí, nguồn hồ quang điện, tia lửa điện… )
đều có thể thực hiện đồng thời cả hai
năng trên


THIẾT BỊ PT QUANG PHỔ
PHÁT XẠ
Vùng
1
Vùng
2
Vùng 3

Ngọn lửa

HỆ
THỐNG
Hình 1. Ngọn
CHIẾU
lửa
SÁNG
Ngọn lửa xuất hiện tại ngọn đèn kh
- khoảng 9000C (đèn khí thường);
- 21000 C (hỗn hợp hydro – không khí);
- 28000C (hydro – oxy)
- khoảng 30000C (acetylene – oxy)



THIẾT BỊ PT QUANG PHỔ
PHÁT XẠ
Ngọn lửa
Vùng
1
Vùng
2
Vùng 3

HỆ
THỐNG
CHIẾU
Hình 1. Ngọn
lửa
SÁNG
Trong ngọn lửa thường tồn tại ba vùng,
vùng (2) có nhiệt độ cao nhất (vùng ph
ứng), cung cấp điều kiện tốt nhất cho v
nguyên tử hóa mẫu


THIẾT BỊ PT QUANG PHỔ
PHÁT XẠ
Ngọn lửa

Để đưa chất khảo sát (dạng bột hoặc dd
ngọn lửa, dùng thiết bò tạo aerozon đặc b
Ống
HỆ -phun trực tiếp

mao
THỐNG
vào ngọn lửa (đènDònquả
CHIẾU đốt toàn diện) g n
SÁNG
chất
lỏng

-được trộn trước với
nhiên liệu và chất oxy
hóa trong buồng trộn

Dòng
khí
áp
suất
cao


THIẾT BỊ PT QUANG PHỔ
PHÁT XẠ
Ngọn lửa

Sau khi nguyên tử hóa, các nguyên tử
tồn tại phần lớn ở TT cơ bản (N0 nguyê
và chỉ có một phần nhỏ ở TT kích thích
HỆ
(N*
nguyên tư)û
THỐNG

CHIẾU
SÁNG
Theo ĐL phân bố Boltzmann: tỷ số N* / N0
tăng theo nhiệt độ
→ cần chọn hỗn hợp nhiên liệu cung cấp
nhiệt độ cao trong PP phát xạ (lưu ý :
mẫu có thể bò ion hóa khi nhiệt độ qua


THIẾT BỊ PT QUANG PHỔ
PHÁT XẠ
Ngọn lửa
Máy quang phổ ngọn lửa:
Khá ổn đònh
HỆ
Do NL của nguồn
THỐNG
không cao nên chỉ
CHIẾUCấu tạo đơn giản
kích thích được các
SÁNG
nguyên tố dễ kích
thích (kim loại kiềm,
kiềm thổ và Cu,
Kết quả
Mn, Tl …)
khá tin cậy


THIẾT BỊ PT QUANG PHỔ

PHÁT XẠ
Nguồn hồ quang

Sử dụng sự phóng điện giữa hai cực chế
từ mẫu phân tích hoặc một trong hai cực
chất phân tích
HỆ
THỐNG
R
_
CHIẾU
SÁNG
d

+


THIẾT BỊ PT QUANG PHỔ
PHÁT XẠ

Nguồn tia lửa điện

Gồm một máy biến áp tăng thế 220V/ 1
– 18000 V, một biến trở R và các tụ điện
điện dung 0,001 – 0,020 µF cùng với các cu
HỆ và khoảng cách phân tích d
cảm
THỐNG
Khi đánh tia lửa điện, nhiệt độ có thể
CHIẾU

7000 –110000C hoặc cao hơn nữa
SÁNG

Nguồn tia lửa điện làm việc rất ổn đònh,
năng lượng lớn nên có thể kích thích được
tất cả các nguyên tố và thường được sư
để phân tích đònh lượng


THIẾT BỊ PT QUANG PHỔ
PHÁT XẠ
Nguồn plasmatron
Được sử dụng khá phổ biến là buồng
đặc biệt với hai điện cực graphite

DD phân tích được đưa vào plasma bằng th
bò
phun đặc biệt
HỆ
THỐNG
Mẫu PT là chất rắn được đặt trực tiếp
CHIẾU
cathode hoặc có thể đưa vào plasma bằ
SÁNG
thiết bò phun

Do có nhiệt độ cao (5000 – 10000 0C) và đ
chói sáng rất lớn nên nguồn plasmatron
khả năng kích thích các chất khó bay hơi
khó kích thích



THIẾT BỊ PT QUANG PHỔ
PHÁT XẠ
Khe
quang phổ
HỆ
THỐNG Bộ phận
tán sắc
TÁN
SẮC
Vật kính
chuẩn trực
–buồng ảnh


THIẾT BỊ PT QUANG PHỔ
PHÁT XẠ
Thò kính
Ghi nhận phổ bằng mắt

Thực
hiện bằng các thò kính hoặc
HỆ
thò kính có lắp thêm quang kế để
THỐNG
sánh,
đánh giá về độ sáng của
GHI
PHỔ

vạch phổ

Được sử dụng cho miền phổ từ
400 – 650 nm


THIẾT BỊ PT QUANG PHỔ
PHÁT XẠ
Kính ảnh

nh sáng chiếu lên lớp cảm quang trán
mỏng lên mặt kính sẽ tạo thành lớp hìn
do tác dụng của phản ứng quang hóa

Sử dụng các DD hiện hình và đònh hình
HỆ
chế hóa kính ảnh sẽ thu được hình ảnh
THỐNG
quang phổ là các vạch phổ màu đen
GHI
PHỔ
Độ đen (hay mật độ đen ) S của vạch ph
Io
S lg
I

I0 – cường độ của ánh sáng
xuyên qua phần không bò lộ
sáng; I– cường độ của ánh



THIẾT BỊ PT QUANG PHỔ
PHÁT XẠ
Kính ảnh

Độ đen của vạch phổ phụ thuộc vào độ
sáng hay lượng ánh sáng chiếu H:
HỆ
THỐNG
GHI
PHỔ

H=
Et sáng (độ
E– độ chiếu
rọi)
t– thời gian lộ sáng
Sự phụ thuộc giữa độ đen vào lượng á
sáng chiếu được gọi là đặc trưng của k
ảnh