Ứng dụng của quang phổ phát xạ nguyên tử

Cơ sở lý thuyết

1.Phương trình Lomakin-Schaibe

Cường độ vạch phổ đặc trưng bằng độ chói sáng của vạch phổ và người ta thường ký hiệu cường độ vạch phổ là I. Cường độ I của vạch phổ phụ thuộc vào điều kiện kích thích phổ, trạng thái vật lý của mẫu nghiên cứu và quan trọng nhất là phụ thuộc nồng độ nguyên tố nghiên cứu trong mẫu. Sự phụ thuộc của cường độ vạch phổ với nồng độ được biểu diễn bằng phương trình Lomakin-Schaibe.

I = aCb    (3-9)

loading...

Trong đó a, b là các hằng số phụ thuộc điều kiện kích thích và trạng thái vật lý của mẫu nghiên cứu.

Từ (3-9) ta dễ dàng thu được:

logI = loga + blogC         (3-10)

Phương trình (3-10) cho thấy sự tuyến tính giữa logI và logC. Đây là biểu thức đặt cơ sở cho phương pháp phân tích định lượng bằng quang phổ phát xạ.

Theo phương trình này, nếu có một số mẫu đầu (mẫu chuẩn) có nồng độ C đã biết chính xác, ví dụ C1, C2, … Cn và xác định được cường độ của 1 vạch phổ phát xạ Iλ tương ứng của chúng, thì ta có thể dựng được đường chuẩn I – C, rồi từ đó có thể dễ dàng tìm được nồng độ Cx chưa biết.

Nhưng trước đây (trước 1965), do không xác định trực tiếp được giá trị cường độ phát xạ Iλ của một vạch phổ, mà người ta phải chiếu chùm sáng phát xạ cường độ Iλ lên kính ảnh. Sau đó xác định cường độ hay độ đen của chúng trên kính ảnh tại chỗ đã bị chùm sáng Iλ tác dụng lên. Độ đen Sλ này được tính theo công thức:

Sλ = γ×logIλ          (3-11)

trong đó γ là hệ số nhũ tương của kính ảnh. Như vậy, ta có phương trình hệ quả như sau, với k = γ×log a:

Sλ = γ× b×logC + k            (3-12)

Từ thực tế đó, hiện nay chúng ta có hai phương trình cơ bản của phép phân tích định lượng theo phổ phát xạ của nguyên tử. Nếu các máy cho phép xác định trực tiếp được giá trị cường độ Iλ thì chúng ta tính toán theo phương trình (3-9). Nếu các máy quang phổ phải xác định gián tiếp cường độ Iλ qua việc xác định độ đen S, thì phải tính toán theo phương trình (3-12), nghĩa là phương trình thứ nhất có dạng y = ax, còn phương trình thứ hai thì có dạng y = ax + b, song chúng đều là phương trình của một đường thẳng. Nhưng nếu đo theo phương trình độ đen S, chúng ta phải loại độ đen của phổ nền. Vì thế trong trường hợp này phương trình thực nghiệm sẽ phải là:

ΔS = γ.b.logC + ko                 (3-13)

Do đó, phương trình (3-12) và phương trình (3-13) được gọi là phương trình cơ bản của phương pháp phân tích quang phổ phát xạ nguyên tử định lượng. Đường biểu diễn các phương trình này được mô tả trong hình 3-6.

moi-quan-he-nong-do-cuong-do

Hình 3-6: Mối quan hệ giữa vạch phổ và nồng độ chất: Sλ-lgC

2.Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác

Yếu tố phổ

  • Sự phát xạ phổ nền
  • Sự chen lấn của các vạch phổ gần nhau
  • Sự bức xạ của các hạt rắn

Yếu tố vật lý

  • Độ nhớt và sức căng bề mặt của dung dịch mẫu
  • Sự ion hóa chất phân tích
  • Hiện tượng tự đảo (tự hấp thụ)

Hiện tượng này thường xuất hiện trong vùng ngoài của plasma là rõ rệt nhất hay khi nồng độ chất phân tích lớn. Vì vùng này có nhiệt độ thấp, nên các nguyên tử của chất phân tích lại hấp thụ chính tia phát xạ mà các nguyên tử ở trong lõi của ngọn lửa sinh ra, vì thế làm mất bớt đi một phần cường độ phát xạ của chất phân tích. Điều này cũng góp phần giải thích tại sao ở nồng độ lớn thì mối quan hệ giữa cường độ vạch phổ phát xạ Iλvà nồng độ Cx của chất là không còn tuyến tính nữa.

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

3. Ứng dụng của phương pháp trong phân tích

Phương pháp phân tích quang phổ phát xạ nguyên tử ngày nay giữ vai trò quan trọng trong hóa học phân tích. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học kỹ thuật, đặc biệt là vật lí và hóa học, sự phát triển của kĩ thuật đo và ghi tín hiệu, đã làm tăng khả năng ứng dụng to lớn của nó. 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).

Phương pháp phân tích này đã trở thành công cụ phân tích nguyên tố đắc lực cho nhiều lĩnh vực, nhất là sau khi có nguồn kích thích ICP.

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.

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.

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.

Phân tích AES trong tiêu chuẩn học. Trước đây con người tưởng rằng khó có thể hiểu biết được thành phần hóa học của các hành tinh xung quanh trái đất chúng ta. Nhưng phương pháp phân tích quang phổ phát xạ ra đời đã mở rộng tầm với cho con người. 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.

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.

[xyz-ihs snippet=”Adnow5x1″]

[xyz-ihs snippet=”Adnow1x5Mobile”]

2 Replies to “Ứng dụng của quang phổ phát xạ nguyên tử”

  1. rat mong dc lam quan voi anh….em hoc KHTN tp HCM chuyen Hoa Phan Tich ve Quang Pho
    anh co thong tin ve cach tur dung trong quang hoc ko…cho em xin voi nhe

Gửi phản hồi

Website này sử dụng Akismet để hạn chế spam. Tìm hiểu bình luận của bạn được duyệt như thế nào.