TÌM HIỂU VỀ SẮC KÝ KHÍ & PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ NHÓM SINH VIÊN HUẾ THỰC HIỆN (GOODREAD)

https://twitter.com/daykemquynhon 

https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn 

www.facebook.com/daykem.quynhon 

https://daykemquynhon.blogspot.com 

A. MỞ ĐẦU 

http://daykemquynhon.ucoz.com 

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / 

Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định 

Do nhu cầu phát triển của các ngành khoa học nói chung và ngành hóa học 

nói riêng. Ngành hóa học phân tích đang từng bước phát triển mạnh mẽ, ngày càng 

có nhiều phương pháp phân tích mới được ra đời. Các phương pháp mới này đáp 

ứng phần nào nhu cầu phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật. Các phương 

pháp này cho phép xác định được một cách chính xác và nhanh chóng nhất, phạm 

vi phân tích ngày càng rộng và phạm vi phát hiện ngày càng nhỏ. Có thể nói sự 

phát triển đó đã mở ra một hướng mới cho hóa học trong việc phân tích các chất 

và nghiên cứu các chất mới. Một trong những phương pháp phân tích hiểu hiệu 

và đa năng, là phương pháp sắc ký. Trong đó Có phương pháp sắc ký lỏng hiệu 

nâng cao, phương pháp sắc ký điện di mao quản, phương pháp sắc ký khí… Để 

tìm hiểu rõ hơn về các phương pháp sắc ký, chúng tôi xin chọn đề tài “Tìm hiểu về 

Sắc ký khí”. Phương pháp sắc ký khí đang trở thành một công cụ được ứng 

dụng rất mạnh mẽ trong nhiều ngành khoa học, hóa sinh, sinh học, y học, dược 

học, hóa học lâm sàng, nghiên cứu xúc tác, hóa học môi trường,… Sắc ký khí đã 

trở thành một trong những phương pháp quan trọng nhất để tách, xác định cấu 

trúc, nghiên cứu các thông số hóa lý như hệ số hoạt độ, entanpi, nhiệt hóa hơi, hệ 

số khuếch tán phân tử, động học xúc tác,… 

Sắc ký khí được coi là phương tiện đầu tay của các nhà hóa học, đặc biệt là 

các nhà hóa học hữu cơ. 

Năm 1952, máy sắc ký khí đầu tiên được ra đời dưới sự chủ trì của giáo sư 

Keuleman và các cộng tác viên. Trong sắc ký khí, mẫu được tách do sự phân bố 

giữa pha tĩnh và pha động nhờ cơ chế hấp phụ, phân bố hoặc kết hợp cả hai cơ 

chế này. Khi pha tĩnh là một chất hấp phụ rắn thì kỹ thuật phân tích được gọi là sắc 

ký khí – rắn (GSC). Khi pha lỏng được gắn lên bề mặt của chất mang trơ hoặc 

được phủ dưới dạng một lớp phim mỏng lên thành cột mao quản thì kỹ thuật này 

được gọi là sắc ký khí – lỏng (GLC). Ngày nay thiết bị sắc ký khí còn được ghép 

nối thành công với các thiết bị xác định cấu trúc như khối phổ (MS), quang phổ 

hồng ngoại chuyển hóa Fourier (FI – IR) 

DIỄN ĐÀN TOÁN - LÍ - HÓA 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN 

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/ 

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN 

1 

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú 

www.facebook.com/daykemquynhonofficial 

www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial





B. NỘI DUNG 




1. Nguyên tắc và một số yêu cầu của phương pháp sắc ký khí 

1.1. Nguyên tắc 

Dựa vào tương tác khác nhau của các chất đối với pha tĩnh. Với pha tĩnh 

rắn (GSC) phụ thuộc vào lực hấp phụ, với pha tĩnh lỏng (GLC) phụ thuộc vào 

sự phân bố của cấu tử. Trong khi đó, pha động chứa chất khí mang trơ chuyển 

động liên tục qua cột trong quá trình tách. Ở đây, do sự khác nhau về ái lực liên 

kết với pha tĩnh, nên sau mỗi lần hấp thụ và giải hấp các chất phân tích di 

chuyển được các quãng đường rất nhỏ khác nhau. Pha động di chuyển liên tục qua 

cột, kéo theo các cấu tử khác nhau di chuyển được những quãng đường khác 

xa nhau. Sau một thời gian nhất định, các cấu tử sẽ tách ra khỏi nhau. 

1.2. Một số yêu cầu của phương pháp phân tích sắc khí 

Một số yêu cầu để phép phân tích sắc ký khí có hiệu quả: Cột tách có pha tĩnh phù 

hợp với mẫu phân tích. Detecto phù hợp với phương pháp cũng như tính 

chất và hàm lượng mẫu.Khí mang phù hợp với chất phân tích và nguyên lý 

làm việc của Detecto. Khí phụ trợ có thành phần và tính chất phù hợp. 

Đưa ra quy trình vận hành, bao gồm: nhiệt độ cột tách, nhiệt độ Detecto, nhiệt 

độ hóa mẫu, cách bơm mẫu, tốc độ dòng khí mang, khí phụ trợ,… 

1.3. Sơ đồ máy và quá trình phân tích 

Để phép phân tích sắc ký khí có hiệu quả, căn cứ vào mẫu phân tích, người phân 

tích bằng những nguyên tắc cơ bản và bằng kinh nghiệm thực tế đã đưa ra một cấu 

hình máy và điều kiện vận hành phù hợp bao gồm: 

Cột tách có pha tĩnh phù hợp với mẫu phân tích 

Detetor phù hợp với phương pháp cũng như tính chất và hàm lượng mẫu 

Khí mang phù hợp với chất phân tích và nguyên lý làm việc của detetor 

Đưa ra quy trình vận hành bao gồm nhiệt độ của cột tách, nhiệt độ detetor, 

nhiệt độ bộ phận bơm mẫu, cách bơm mẫu, tốc độ dòng khí mang, khí phụ 

trợ…Những thông số này được đặt thông qua máy tính điều khiển của thiết bị. 




2 











1.3.1. Sơ đồ thiết bị sắc ký khí 

1 

2 3 

4 

5 6 

Hình 1.1. Sơ đồ máy S¬ sắc ®å kí thiÕt khí bÞ s¾c kÝ khÝ 

1. Nguồn khí mang 6.Detetor 

2. Điều chỉnh áp suất 7. Khuếch đại 

3. Lọc khí 8. Máy ghi 

4. Bộ phận bơm mẫu 9. Máy tích phân 

7 8 

5. Cột tách 10. Phần mềm và máy tính 

HÖ ®iÒu khiÓn vµ xö lÝ sè liÖu 

Trung tâm của phép tách sắc ký là cột tách 5, nó là bộ phận quan trọng nhất, quyết 

định sự thành công của phép tách. Tiếp theo là detetor 6, đây là bộ phận ảnh hưởng 

lớn tơi tốc độ nhạy của phương pháp. Các bộ phận tiếp theo là nguồn khí mang, khí 

phụ trợ và phần hệ điều khiển và xử lý tín hiệu. 

Sau khi mẫu được đưa vào bộ phận bơm mẫu 4 (injector), nó được hóa hơi 

do ở đây được đặt một nhiệt độ hóa hơi phù hợp. Khí mang ở nguồn 1 được điều 

chỉnh áp suất ở 2 và làm sạch ở bộ phận lọc khí 3, sẽ đẩy mẫu đi dọc theo cột. 

Nhiệt độ cột được khống chế chặt chẽ bằng hệ rơle và cặp nhiệt điện. Các chất 

phân tích sau khi được tách trên cột lần lượt đi vào detetor. Tại đây mỗi chất phân 

tích cho một tín hiệu nhất định, các tín hiệu này được khuếch đại, xử lý và ghi lại 

nhờ các bộ phận 7, 8, 9. 

Phần mềm vi sử lý 

Ngày nay, hầu hết các máy sắc ký đều có bộ phận máy tính có cài đặt các 


chương trình hoạt động cho máy bao gồm tốc độ dòng khí mang, nhiệt độ của các 

bộ phận bơm mẫu, cột tách, detetor và xử lý tín hiệu sau cột 10. Ngoài ra, bộ phận 

10 

9 



3 











tự động bơm mẫu và các chế độ làm việc khác phù hợp với từng đối tượng phân 

tích và detetor cũng được áp dụng. 

1.3.2. Các bước tiến hành của phép phân tích sắc ký khí 

- Chuẩn bị hệ sắc ký 

Kiểm tra: mức độ rò rỉ của khí mang, sự liên thông giữa thiết bị dùng dùng 

để tách các cấu tử trong hỗn hợp cần phân tích ra khỏi nhau, thiết bị nhận biết chất 

tan ra khỏi cột và thể hiện kết quả với thiết bị điều khiển khác. 

Nếu là cột mới thì phải luyện cột trước khi sử dụng bằng cách cho khí 

mang chạy qua cột ít nhất 30 phút ở nhiệt độ khoảng 200 – 250 O C tùy theo 

của cột trước khi tiến hành bơm mẫu. 

- Đặt chế độ chạy sắc ký 

Đặt chế độ cho tốc độ pha động, điều kiện (chế độ) nhiệt độ, thời gian chạy 

sắc ký, chọn detetor và điều kiện làm việc của detetor; các điều kiện phân dòng từ 

buồng bơm mẫu. 

- Tiến hành chạy sắc ký 

- Bơm mẫu vào cột 

- Chạy sắc ký 

- Phân tích dữ liệu thu được từ sắc đồ: định tính, định lượng 

Tóm lại yêu cầu tổng quát của quá trình vận hành: độ lặp lại của thí nghiệm 

phải cao, hạn chế tối đa sai số ngẫu nhiên. 

2. Cột tách sắc ký khí 

Cột thường làm bằng thủy tinh hoặc bằng thép không gỉ có chứa pha tĩnh. 

Có hai loại cột: cột nhồi và cột mao quản. Cột nhồi thường dài từ 1 – 5m, đường 

kính trong 5mm. Cột nhồi được nhồi đầy pha tĩnh hoặc được phủ bên trong bằng 

pha tĩnh. Cột mao quản dài từ 10 đến 100m, đường kính trong 250 µ m . Pha tĩnh 

được phủ trên bề mặt phía trong của cột. Cột mao quản có khả năng tách cao hơn 

cột nhồi nhưng các pic lại dễ bị roãng khi bơm quá nhiều mẫu. 


T 

o 

max 



4 











Hình 2.1. Cột nhồi (Brain M. Tissue, 17/9/2003) 

Hình 2.2.Cột mao quản (Brain M. Tissue, 17/9/2003) 

Cột tách là trung tâm của phép tách sắc ký. Ngày nay, hầu hết các máy sắc 

ký đều sử dụng cột tách mao quản, có pha tĩnh là các hợp chất cao phân tử gồm 4 

loại: các ancol, các ete và este, các hợp chất amin, các silicon. 

2.1. Các loại cột tách. 

2.1.1 . Cột nhồi. 

Cột nhồi là loại cột mà pha tĩnh hoặc chất mang pha tĩnh được nhồi vào đầy cột. 

Chất nhồi 

Hình 2.3. Hình ảnh mô phỏng cột chất nhồi và cột nhồi 

- Đối với Sắc ký khí-rắn (GSC) 


Chất nhồi đồng thời là pha tĩnh thường dùng là các polyme vi xốp, 

Cột 

silicagel; alumina hoặc là một loại rây phân tử nào đó. 



5 











Đối với loại này ngoài lực hấp phụ là chính thường kèm theo lực phân bố và làm 

cho sắc đồ bất đối xứng (có dạng đuôi). 

Do pha tĩnh thường là các chất phân cực và có tính hấp phụ mạnh nên khi 

tách các chất phân tích có độ phân cực mạnh thì thời gian lưu của chúng cũng sẽ 

lớn hơn nhiều so với GLC vì thế chỉ thuận lợi khi tách các hỗn hợp có độ phân cực 

thấp. 

Đối với các cấu tử có độ phân cực mạnh như nước, các ancol… do có ái lực 

rất lớn đối với pha tĩnh loại này nên không thể tách được chúng ra khỏi nhau trong 

hỗn hợp đồng đẳng của chúng. Điều này phải được chú ý khi chế biến và xử lý 

mẫu phân tích. 

Lưu ý: Trong GSC, chất nhồi cũng có thể đóng vai trò như một chất xúc tác, làm 

xảy ra các phản ứng hóa học trên cột mà chất phân tích cũng tham gia (như 

silicagel; alumina) 

Các loại polyme vi xốp thường được tạo ra từ phản ứng trùng hợp styren và 

đivinylbennzen, cho nên tùy thuộc vào hàm lượng đivinylbenzen mà có các kích 

thước lỗ xốp khác nhau. Loại này hấp phụ được cả những chất phân cực rất yếu kể 

cả nước. 

- Đối với Sắc ký khí – lỏng(GLC) 

Chất mang thường dùng là diatomit. Diatomit là loại vật liệu silicat, nó là 

cấu tử chính trong gạch chịu lửa. Diatomit có ưu điểm là trơ về phương diện hóa 

học, có khả năng thấm pha tĩnh là lỏng tốt, có bề mặt riêng lớn, chịu được nhiệt độ 

cao. Nhưng cũng có nhược điểm là dễ vỡ nên kích thước và hình dáng bên ngoài 

không đồng nhất, dó có nguồn gốc tự nhiên nên nó có chứa nhiều tạp chất. 

Chế tạo: sơ chế đất diatomit sau đó trộn đều với xôđa ở tỷ lệ thích hợp, nung hỗn 

hợp ở 900 o C rồi nghiền thành bột. 

Cấu trúc bề mặt silica: 

OH 

Si 


Trong thực tế, để nâng cao chất lượng của chất mang để sử dụng vào mục đích cụ 

thể nào đó, người ta tiến hành hoạt hóa chúng bằng các chất phủ thích hợp. Thí dụ, 

O 

OH 

Si 



6 











sau khi chế tạo người ta phủ bề mặt để sản phẩm luôn giữ 1% (về khối lượng) pha 

tĩnh có tính chất chọn lọc đặc biệt nào đó, khi tạo được các cột có tính năng sử 

dụng tương đương nhau (tương tự như hãng chế tạo ra nhiều cột giống nhau). 

Lưu ý: Do yêu cầu bề dày của màng pha tĩnh trên toàn cột phải đồng nhất nên 

thường hòa tan pha tĩnh vào dung môi có nhiệt độ sôi thấp, sau khi thấm đều trên 

cột, rung, lắc, cho chảy dung dịch dư, sau đó tiến hành đuổi dung môi. Cột sau khi 

nhồi mới được uốn cong cho phù hợp kích thước lò. 

Pha tĩnh lý tưởng phải không phản ứng với chất phân tích, có KD xác định được rõ 

ràng đối với các chất phân tích, giá trị này không được quá lớn hoặc quá nhỏ - 

thích hợp đồng thời có nhiệt độ sôi cao (thích hợp với hệ sắc ký để không hạn chế 

khả năng làm việc của cột) 

- Ưu điểm và nhược điểm của cột nhồi. 

Trơ về mặt hóa học, có khả năng thấm ước pha tĩnh tốt, có bề mặt riêng lớn và 

chiệu được nhiệt độ cao. Nhưng chứa nhiều tạp chất và dễ vỡ. 

2.1.2.Cột mao quản 

Loại cột này, người ta phủ thành cột bằng một lớp pha tĩnh. Do độ giảm áp suất 

trong cột thấp nên các cột này thường rất dài, để có khoảng hơn 10 5 lý thuyết thì 

cột phải dài khoảng 10 -100m trong khi các cột nhồi chỉ dài khoảng 1 - 5m. 

Có 3 loại cột mao quản hở: 

- SCOT: support coated open tubular columns (cột mao quản hở phủ pha tĩnh) 

- PLOT: porous layer open tubular columns (cột mao quản hở phủ lớp xốp) 

- WCOT: wall coated open tubular columns (cột mao quản hở phủ thành hoặc 

phim). Loại cột này thường được chế tạo từ ống SiO2 đường kính trong khoảng 

0,25 – 0,50 mm, được “gặm” (ăn mòn – không nhẵn như các ống thủy tinh) và phủ 

một màng tĩnh (phim), thường có bề dày là 0,5 – 0,25 µ m . 

Do đường kính mao quản nhỏ nên để cos đĩa lý thuyết lớn ⎯⎯→ lượng mẫu đưa 

vào cột phải nhỏ < 100ng ⎯⎯→ cần lượng mẫu nhỏ (cần có sự tương quan với khả 

năng tương thích của detetor). Cột này có thể thực hiện các cân bằng chiết trong 

khoảng 1000 đĩa chỉ cần đến không quá 1 giây (s). 

Các hình dưới đây thể hiện một số thông số của các loại cột mao quản 




7 








Pha 




20 µ m 

20 µ m 

0,5 – 0,25 

SCOT PLOT WCO 

Hình 2.4. Mô hình mô phỏng mặt cắt ngang của các loại cột mao quản 

- Các ưu điểm của cột mao quản 

Ưu điểm: 

+ Cân bằng thiết lập nhanh; 

+ Độ phân giải tốt (do dùng lượng mẫu nhỏ) 

+ Độ đồng nhất cao (đối với loại cột ăn mòn bằng phương pháp hóa học) 

+ Giới hạn phát hiện nhỏ 

Nhược điểm của cột mao quản: 

+ Dài, nhỏ ⎯⎯→ khó chế tạo 

+ Lượng mẫu nhỏ ⎯⎯→ cần có detetor có khả năng tương thích cao. 

2.2. Cách nhồi pha tĩnh cột tách 

Người ta phủ pha tĩnh lên chất mang (pha tĩnh + dung môi + chất mang) 

sau đó đốt nóng làm bay hơi dung môi. Khi chất mang được tẩm pha tĩnh tiếp tục 

được sấy trong tủ chân không ở nhiệt độ thích hợp, để nguội rồi ray trên ray có cở 

số thích hợp sau đó nhồi vào cột. Chất nhồi được đưa vào cột bằng: một đầu cột 

bằng một phễu đầu cột kia được gắn với một hệ thống chân không ( nhờ vào bơm 

chân không). Toàn bộ cột được đặc nằm ngang trên một bộ rung có thể điều khiển 

được tốc độ. 




8 








Bảng 2.1. Cấu tạo và các thông số về các cột tách 




Kiểu cột tách 

Đặc trưng 

Đường 

trong 

kính 

Cột mao quản 

phim 

WCOT 

mỏng 

Cột mao quản 

lớp mỏng 

SCCT 

Cột mao 

quản nhồi 

Cột nhồi 

thông thường 

0,,25 – 0,50 mm 0,50 mm 1 mm 2 – 4 mm 

Chiều dài 10 – 100 m 10 – 100 m 1 – 6 m 1 – 4 m 

Hiệu quả Cột 

tách 

Tốc độ dòng 

(tối ưu) 

Tốc độ thể tích 

dòng (tối ưu) 

Lượng mẫu 

Áp suất đòi 

hỏi 

Khí bổ trợ 

Cho detetor 

Tốc độ phân 

tích 

1000 – 3000 

đĩa/m 

20 – 30 cm/s 

hydro; heli 

10 – 15 cm/s 

nitơ; argon 

1 – 5 ml/phút 

hydro; heli 

0,5 – 4 ml/phút 

nitơ; argon 

600 – 1200 

đĩa/m 

20 – 30 cm/s 

hydro; heli 

10 – 15 cm/s 

nitơ; argon 


hydro; heli 


nitơ; argon 

1000 – 3000 

đĩa/m 

8 – 15 cm/s 

hydro; heli 

3 – 10 cm/s 

nitơ; argon 


hydro; heli 


nitơ; argon 

500 – 1000 đĩa/m 

4 – 6 cm/s 

hydro; heli 

2 – 5 cm/s 

nitơ; argon 

20–60 ml/phút 

hydro; heli 

15 – 50 ml/phút 

nitơ; argon 

10 – 100 ng 10ng – 1g 10ng – 10g 10ng – 1mg 

Thấp Thấp Rất cao Cao 

Đòi hỏi thông 

thường 


thường 


thường 


thường 

Nhanh Nhanh Trung bình Chậm 

Trơ hóa học Tốt Kém nhất 

Tính thấm Cao Cao Thấp Thấp 


Hiện nay ở Việt Nam cột nhồi thông thường vẫn là loại cột sắc ký phổ biến 

nhất, trong khi đó đa số các phòng thí nghiệm, kể cả trong kỹ nghệ, ở nhiều nước 



9 











khoa học tiên tiến trên thế giới hầu như đã bỏ hẳn cột nhồi mà chỉ còn sử dụng cột 

mao quản. Tuy nhiên so với phương pháp sắc ký khí cột nhồi, sắc ký khí sử dụng 

cột mao quản đòi hỏi những yêu cầu hết sức đặc biệt đối với quá trình bơm mẫu 

cũng như đối với quá trình phát hiện các cấu tử (ví dụ đối với các cột mao quản 

phim mỏng WCOT lượng mẫu được đưa vào cột khoảng 10 -7 g. 

2.3. Các loại pha tĩnh lỏng 

Pha tĩnh loại này được đánh gía dựa vào 

việc của cột) và độ phân cực 

t (tức là khoảng nhiệt độ làm 

Để sử dụng hiệu quả của pha tĩnh, người ta đưa ra một số nguyên tắc 

Dùng các pha tĩnh phân cực để tách các mẫu gồm các cấu tử phân cực 

- Cấu tử có áp suất hơi thấp – cần phải được tách ở nhiệt độ khá cao nên cần pha 

tĩnh lỏng là chất chịu được nhiệt độ cao 

- Cũng cần lưu ý rằng khi tách ở nhiệt độ thấp thì độ phân giải của GC sẽ tốt hơn 

Thí dụ một số pha tĩnh thường gặp 

Bảng 2.2. Một số pha tĩnh thường sử dụng 

Thành phần hóa học 

o o 

t m Độ phân 

sôi 

ax C 

cực 

o 

sôi 

Ứng dụng chính (đối tượng phân 

tích) 

Squalane (C 30 H 62 ) 150 NP Các hydrocacbon 

Polymethyl siloxane 350 NP Các hợp chất không phân 

Polycarboran 

siloxane 

Diethyleneglycol 

adipate 

Polyethylene glycol 250 P 

Polytrifluopropylme 

thyl siloxance 

Polycyanomethyl 

siloxance 

400 NP Các hợp chất có áp suất hơi thấp 

200 I Các ester, acide béo, pesticides 

250 P 

270 P 

NP: không phân cực; I: ít phân cực; P: phân cực 

Các rượu, các chất thơm, các 

ester 

Các amino acide, steorit, các hợp 

chất chứa N 

Các ancaloit, dược phẩm, các 


hợp chất halogeno 



10 











3. Các loại khí mang (pha động) được sử dụng trong sắc ký khí. 

Có thể sử dụng khí đơn hoặc hỗn hợp 2 hoặc 3 khí theo tỉ lệ thích hợp. Khí 

mang có vai trò đưa chất phân tích đi dọc theo cột, rửa giải và làm sạch hệ thống 

sắc ký. Việc chọn khí nào làm khí mang phụ thuộc vào chất phân tích, phụ 

thuộc vào Detecto, và kỹ thuật sắc ký. Thường sử dụng các khí như: He, H2, 

Ar, N2, Kr,… có độ tinh khiết cao khoảng 99,995% đến 99,9999%. Tốc độ trung 

bình của khí mang: 100 – 250 ml/phút. 

V 

' ' 

. R R 

Từ mối liên hệ giữa 

t với F (lưu lượng dòng pha động) qua phương trình 

' 

R 

= t F mà F và tốc độ chuyển dời u của pha động phụ thuộc vào áp suất của nó 

trên cột thông qua hệ số Martin J (J được gọi là hiệu số hiệu chỉnh). J là hàm số, 

phụ thuộc vào áp suất đầu và áp suất cuối cột qua phương trình: 

J 

= 

Pd 

2 

3.( 

P 

) −1 

c 

Pd 

3 

2.( 

P 

) −1 

Cần phải lưu ý rằng do tính chất dễ bị nén của các chất khí nên tốc độ chuyển dời 

của khí mang không tỷ lệ thuận với áp suất khí mang. 

Đồng thời cũng cần thiết phải nhắc lại là khi áp suất hơi bão hòa của cấu tử tăng 

(chất dễ bay hơi), thời gian lưu của cấu tử sẽ giảm khi tăng nhiệt độ của cột sắc ký. 

3.1. Yêu cầu đối với khí mang: 

phương trình: 

Do độ giảm áp suất qua cột tách tỷ lệ với độ nhớt của khí mang theo 

Trong đó : 

` 

∆ P = P đ - P c 

η : độ nhớt của khí mang 

u : tốc độ dòng trung bình 

B o : độ thẩm thấu riêng 

η 

∆ P = . L. 

u 

B 

Do yêu cầu của đối tượng cần tách và khả năng tương thích của detetor nên khí 

mang cần có các yêu cầu chính sau: 

Đối với cột nhồi cần khí mang có độ nhớt thấp. Cột mao quản có thể sử dụng được 

các khí mang có độ nhớt cao. 


Khí mang được dùng phải không thay đổi trạng thái lý, hóa học khi đi qua 

máy sắc ký khí 

o 

c 



11 











Phải tương thích với detetor. Chẳng hạn đối với detetor độ dẫn điện (TCD) 

cần sử dụng khí mang có độ dẫn cao như H 2 , He; trong một số trường hợp có thể 

dùng N 2 , nhưng cần phải chú ý đến khoảng tuyến tính của detetor. Đối với detetor 

ion hóa ngọn lửa thì có thể sử dụng tất cả các khí mang trừ O 2 . 

Ngoài ra đối với khí màn còn lưu ý các điểm: 

Độ an toàn khi sử dụng 

Hiệu quả kinh tế, độ tinh khiết cao… 

3.2. Đặc điểm của một số khí mang thường được sử dụng 

Khí hydro: khí hydro thương mại thường đạt đủ tiêu chuẩn cho sắc ký khí. 

Trong phân tích lượng vết, khi sử dụng pha tĩnh dễ bị hỏng và trong sắc ký điều 

chế cần phải làm sạch và khô khí. Khi sử dụng khí hydro làm khí mang cần dùng 

nitơ làm khí bảo vệ thổi qua cột trước. Các ống dẫn khí hydro phải đủ dày tốt nhất 

là dùng ống kim loại nhỏ vừa kín vừa tiết kiệm khí. Hydro dùng cho các cột tách 

làm việc dưới 200 o C vẫn tỏ ra trơ. Trong các phòng thí nghiệm hiện đại dừng khá 

phổ biến máy sản xuất khí hydro với công suất từ 125ml/phút đến 225ml/phút. Khi 

dùng máy này, lúc đầu phải chờ cho máy đạt áp suất nhất định mới được đưa khí 

vào cột tách. Trong phòng sắc ký sử dụng khí hydro phải có máy dò độ hở hydro 

và cấm lửa. 

Khí hêli: là khí trơ hóa học rất thích hợp cho sắc ký khí nhiệt độ cao. Khi 

sử dụng detetor ion hóa bằng tia phóng xạ phải sử dụng hêli tinh khiết. 

Khí argon: cũng như các khí trơ khác, argon trên cơ cở không có hoạt tính 

hóa học được dùng cho sắc ký khí ở nhiệt độ cao. Do độ nhớt của argon cao, yêu 

cầu về dây dẫn khi sử dụng nó không gặp khó khăn lắm. Khí argon ngày càng được 

sử dụng nhiều làm khí mang. 

Khí nitơ: do không nguy hiểm, giá rẻ và dễ dàng làm tinh khiết nên nitơ 

được sử dụng rất nhiều trong sắc ký khí. Nhưng cần chú ý với detetor TCD vì gía 

trị dẫn nhiệt của nitơ rất gần với độ dẫn của nhiều khí hoặc hơi chất hữu cơ nên có 

trường hợp pic sắc ký sẽ ngược. Trong phân tích định, hệ số hiệu chỉnh đặc trưng 

sẽ xê dịch rất mạnh khỏi 1 khi dùng khí mang có độ dẫn cao. 

Không khí và oxi: Độ tinh khiết của oxi thương mại cũng đạt yêu cầu cho 

sắc ký khí nhưng cần phải sấy khô vì rất dễ lẫn nước trong bom đựng khí. Không 


khí nén có thể lấy từ bom khí bơm nén kiểu dầu. Nếu dùng bơm nén thì phải chú ý 

không cho hơi dầu đi vào thiết bị sắc ký. 



12 











Bảng 3.1. Tổng kết về tính chất và khả năng sử dụng của các khí đó 

TÍNH CHẤT VÀ KHẢ NĂNG 

SỬ DỤNG 

−4 

o 

Độ dẫn điện (10 cal / cms . K) 

KHÍ MANG 

Argon Hêli Nitơ Hidro 

0,52 4,08 0,73 5,47 

Độ nhớt (ở 1atm; 200 o C) 321 270 246 121 

Khoảng nhiệt độ làm việc Rất rộng Rất rộng Rộng Hẹp 

Yêu cầu về độ tinh khiết 99,999% 99,999% 99,999% 99,999% 

Tính kinh tế Đắt Rất đắt Rẻ Rẻ 

Mức độ an toàn Cao Cao Cao Rất thấp 

Mức độ phổ biến Ít Rất ít Cao Ít 

4. Detetor 

Detetor là bộ phận có ảnh hưởng đến độ nhạy phương pháp. Detetor phải phù 

hợp với đối tượng và cấu tử cần tách, có độ nhạy và độ đáp ứng cao. Detetor có 

nhiệm vụ chuyển hóa một đại lượng không điện (trong trường hợp này là nồng độ 

các chất được tách ra khỏi cột sắc ký khí) thành đại lượng điện. Ngày nay đã có 

gần 30 loại detetor khác nhau. Sau đây là bảng liệt kê một số loại detetor thông 

dụng với các tính năng của chúng. Sau đây là một số Detetor dùng dùng trong sắt 

ký khí. 

4.1. Detetor độ dẫn nhiệt (TCD – thermal conductivity detetor) 

Nguyên tắc hoạt động: So sánh độ dẫn nhiệt của khí mang tinh khiết và 

của khí mang có chất tan thông qua việc đo điện trở của một dây dẫn đã được đốt 

nóng. Mạch so sánh được lắp theo kiểu Wheattone. 

Hình 4.1. Sơ đồ của detetor dẫn nhiệt 

Độ nhạy của detetor phụ thuộc vào khả năng dẫn điện của khí mang, dòng nuôi 

điện trở 

Khí mang có chất 


Khí 



13 











Ưu điểm:Đáp ứng được với tất cả các chất Đủ nhạy cho nhiều chất cần 

phân tích (cỡ 10ppm),Khoảng tuyến tính của tín hiệu kha tốt – rộng (cách nhau đến 

10 4 lần),Cấu tạo đơn giản Tín hiệu khá bền (độ lưu tín hiệu) 

4.2. Detetor ion hóa ngọn lửa (FID – Flame ionzation Detetor) 

Nguyên tắc hoạt động: Đo sự biến đổi độ dẫn điện của ngọn lửa trong một 

điện trường khi có chất hữu cơ đi qua. (Nhờ nhiệt độ cao của ngọn lửa mà các chất 

đi ra khỏi cột đặc biệt là các chất hữu cơ bị ion hóa và tạo thành dòng ion trong 

điện trường ⎯⎯→ giảm thế của điện trường). 

Bộ phận dò 

tín hiệu 

Hình 4.2. Sơ đồ của detetor FID: 

+ 

- 

Ống góp 

Ngọn lửa 

Độ nhạy của detetor phụ thuộc vào khả năng đọc dòng điện cực nhỏ của hệ vi 

12 

mạch điện tử ( cỡ 10 − A); nhiệt độ của ngọn lửa ion hóa; bản chất của các cấu tử 

bị ion hóa (dễ hoặc khó bị ion hóa); không nhạy với các chất vô cơ và các chất hữu 

cơ vó carbon bị oxi hóa ở mức cao như các nhóm cacbonyl. 

Ưu điểm: Độ chọn lọc cao (đáp ứng tốt các hợp chất hydrocacbon – rất thuận 

tiện khi phân tích dầu khoáng) 

- Có độ nhạy khá cao đối với nhiều chất (có thể phát hiện chất có nồng độ cỡ 

100ppb) 

- Khoảng tuyến tính rất rộng (hơn kém nhau đến hàng triệu lần) 

- Độ bền tính hiệu cao, ít bị ảnh hưởng bởi tốc độ dòng khí mang và các thông 

số thực nghiệm khác 

4.3. Detetor cộng kết điện tử (EDC – electron capture detetor) 

Nguyên tắc hoạt động: dựa trên đặc tính các chất có khả năng cộng kết 


(bắt) điện tử tự do trong pha khí. 



14 








Trong trường hợp này, các ion được tạo ra bởi một nguồn phóng xạ như 

3 H hoặc 63 Ni , chúng phát ra các hạt β , các hạt này ion hóa các chất (chẳng hạn 




+ 

như khí mang N2 + β ⎯⎯→ N2 + 2e 

) và tạo ra một dòng trong mạch. Khi có chất 

có khả năng “bắt” electron (là các chất chứa các nguyên tử có độ âm điện cao như 

halogen, oxy, nitơ, photpho, lưu huỳnh) được đưa vào detetor thì làm cho dòng 

giảm xuống. 

Cột GC 

Nguồn β 

Hình 4.3. Sơ đồ detetor EDC 

Chất thải 

Bộ phận 

đo dòng 

Độ nhạy của detetor EDC phụ thuộc chủ yếu vào:Độ lớn của dòng nền,Mức 

năng lượng của electron phát ra của nguồn bức xạ,Độ âm điện của nguyên tử gắn 

vào chất cần phân tích,Điện thế đặt vào hai cực của detetor. Detetor này rất nhạy 

với các hợp chất halogenua, giới hạn tín hiệu có thể đạt đến cỡ 

Khoảng tuyến tính khá tốt (hơn kém nhau cỡ 1000 lần),Bản chất khí mang 

−14 

2.10 / 

g s . 

Ưu nhược điểm của detetor EDC: Chỉ chọn lọc và có độ nhạy cao với các 

hợp chất cơ halogen (cỡ 0,01ppb đối với Lindan), không nhạy đối với các chất 

khác. vì thế được dùng chủ yếu trong việc phân tích các PCB, Pesticides có nguồn 

gốc cơ clo, các Fluorocarbons và các chất tương tự 

Khoảng tuyến tính hẹp 

4.4. Detetor khối phổ (MSD – mass spectroscopy detetor) 

Nguyên tắc hoạt động: các chất ra khỏi cột được chuyển hoàn toàn thành 

dạng khí và tách chất tan khỏi khí mang, sau đó dùng các nguồn ion hóa cực mạnh 

để cắt các phân tử thành các mảnh ion, các mảnh ion này được tách ra khỏi nhau 

theo một trật tự nhất định về khối lượng và cuối cùng nhận biết các ion ra khỏi bộ 


phân tách khối lượng bằng thiết bị thích hợp. 

Có thể nói MSD có 4 bộ phận: 



15 











Bộ phận 

lọc khí – 

mẫu 

Hình 4.4. Sơ đồ detetor MSD 

Độ nhạy của detetor phụ thuộc vào hiệu suất cắt mảnh của bộ phận ion hóa 

mẫu điện trường của tứ cực. 

Ưu nhược điểm: Tùy theo dạng sắc đồ mà có thể dự đoán công thức, cấu 

trúc của các phân tử mà không cần chất chuẩn (qua catalog có sẵn trong phần 

1 

mềm), có độ nhạy và độ chính xác cao (cỡ 10 − 3 

đến 10 − ppm), khoảng tuyến tính 

tốt (hơn kém nhau cỡ 10 4 lần), thời gian phân tích nhanh. 

4.5. Detector phát xạ nguyên tử (Atomic emission detector: AED) 

Các nguyên tố trong dòng hơi đi ra từ cột mao quản của SKK. Sau khi ra 

khỏi cột, hơi đi vào bào quang điện vi sóng - ở đây các thành phần bị phân hủy và 

các nguyên tử của chúng bị kích thích bởi năng lượng của tế bào quang điện. Ánh 

sáng phát ra bởi các phần tử bị kích thích, được tách ra thành các tia riêng biệt đi 

qua chuỗi quang diod đến máy tính. Máy tính chọn ra các tia riêng biệt và ghi sắc 

đồ dưới dạng các pic chỉ tương ứng với một cấu tử cụ thể của các chất bay hơi đi ra 

từ cột SKK. 

Bộ phận 

ion hóa 

mẫu 

Bộ phận 

tách ion 

theo khối 

lượng 

Hình 4.5. Sơ đồ cấu tạo detector cộng kết điện tử 

Bộ phận phát 

hiện các ion 

ra khỏi bộ 

phận phân 

tách ion 




16 











4.6. Detector quang hóa (chemiluminescence detector) 

Detector quang hóa được nối với máy SK lỏng hoặc SKK và đóng vai trò 

quan trọng trong các phòng thí nghiệm phân tích. Trong phổ quang hóa, năng 

lượng cần thiết để kích thích chất phân tích cao hơn các trạng thái điện tử quay 

vòng quanh và dao động và không xuất phát từ nguồn sáng bên ngoài như laser 

hoặc đèn. Vấn đề phân tán nguồn kích thích hoàn toàn tránh được. Năng lượng 

được tạo ra bằng phản ứng hóa học giữa chất phân tích và thuốc thử: 

CH 3 – S – CH 3 + F 2 → sản phẩm + hv (ánh sáng) 

Quang hóa ở pha khí, sự phát ánh sáng được tạo ra bởi phản ứng giữa chất 

phân tích và khí oxy hóa mạnh . Phản ứng xảy ra vào khoảng thời gian mà sản 

phẩm của ánh sáng tạo ra ngay lập tức. Vì vậy hệ thống phân tích trộn chất phân 

tích với thuốc thử ngay trong bình thể tích nhỏ, trực tiếp ở phía trước của khuếch 

đại ánh sáng. Khi chất phân tích đi ra từ cột sắc ký khí, đuôi cột gắn trực tiếp vào 

bình phản ứng. Vì vậy năng lượng của phản ứng được giải phóng ra bao nhiêu thì 

được dùng bấy nhiêu để kích thích phân tử chất phân tích. Sự mất năng lượng 

thông qua sự va chạm của pha khí là không mong muốn. Vì vậy áp suất khí ở bình 

phản ứng phải được duy trì thấp bằng bơm chân không để hạn chế tối đa tác dụng 

bất hoạt của sự va chạm 

Hình 4.6.Sơ đồ cấu tạo của detector quang hóa 

4.7. Detector quang kế ngọn lửa (Flame – photometric detector: FPD) 

Detector quang kế ngọn lửa được sử dụng để xác định các chất có chứa lưu 

huỳnh và phosphor. Detector này sử dụng các phản ứng quang hóa của lưu huỳnh 


và phosphor trong ngọn lửa hydro / không khí như một nguồn thông tin tương đối 

đặc biệt của các hợp chất có chứa nguyên tử lưu huỳnh và nguyên tử phosphor. 

Lama cực đại dẫn truyền của các hạt lưu huỳnh được kích thích (S 2 ) vào khoảng 



17 











394nm. Lamda cực đại cặp đôi (duplet) của các hạt phosphor bị kích thích (HPO): 

510-526. Để có thể phát hiện một cách chọn lọc hoặc lưu huỳnh hoặc phosphor khi 

các thành phần này đi ra từ cột SKK, người ta sử dụng một kính lọc nhiễu sóng. 

Kính này được đặt giữa vùng bức xạ khả kiến và tử ngoại phát xạ bởi ngọn lửa. 

Khi không có tổng lượng lớn bức xạ hồng ngoại, phát xạ bởi ngọn lửa cháy, phản 

ứng đốt nóng đến PMT và làm tăng tín hiệu của PMT. 

Hình 4.7 . Sơ đồ detector quang kế ngọn lửa 

4.8. Detector nitrogen – phosphor (Nitrogen – phosphorus detector: NPD) 

Cấu tạo của detector nitrogen – phosphor tương tự như detector ion hóa 

ngọn lửa. Sự khác nhau chính là ngọn lửa hydro / không khí của detector ion hóa 

ngọn lửa được thay bằng hạt rubidisilicat đốt nóng trong detector nitrogen – 

phosphor. Các chất từ cột SKK đi ra qua hạt muối rubidi nóng phát ra các ion của 

cac thành phần có chứa nitrogen và phosphor đi qua nó. Các ion được tập trung ở 

bình thu ở phía trên hạt nung nóng, tạo ra dòng điện tương tự như det ion hóa ngọn 

lửa. 

4.9. detector quang hóa ion (Photoionization detector:PID) 

Detector quang ion hóa được ứng dụng để xác định các hydrocabua thơm 

hoặc các hợp chất có nguyên tử dị vòng. Detector quang ion hóa sử dụng ánh sáng 

tử ngoại để ion hóa các chất bị kích thích đi ra từ cột SKK. Các ion tạo ra được tập 

hợp ở điện cực. Vì vậy dòng điện phát sinh là thước đo nồng độ chất phân tích. 

Phản ứng quang ion hóa xảy ra như sau: R = hv → R + + e - 

Nếu năng lượng của một phonton đi vào đủ cao, thì sự quang kích có thể 


xảy ra, 1 điện tử hoàn toàn tách ra khỏi phân tử quỹ đạo – là sự ion hóa. Nếu sự ion 

hóa củ một chất xảy ra, thì dòng diện sinh ra tập trung ở điện cực của bình phản 

ứng của detector quang ion hóa, tỷ lệ thuận với chính chất đi vào bình phản ứng. 



18 











Chỉ có các hydrocabua thơm và các chất các nguyên tử dị vòng (tương tự như 

sunlfua hữu cơ và phosphor hữu cơ) mới được xác định bằng detector quang ion 

hóa, bởi vì chỉ có các chất này mới có khả năng ion hóa trong phạm vi nguồn ánh 

sáng của các đèn ngoại tử đang có bán trên thị trường. Năng lượng của các đèn tử 

ngoại từ 8,3 đến 11,7 ev, có nghĩa là lamda max trong khoảng từ 150nm đến 106 

nm. Hầu hết các detector quang ion hóa bán trên thị trường chỉ có 1 đèn tử ngoại. 

Các đèn tử ngoại được thay đổi phụ thuộc vào yêu cầu phân tích. 

Phát hiện chọn lọc bằng detector quang ion hóa: thí dụ về sự phát hiện 

chọn lọc benzen trong sự có mặt của isopropanol. Điểm sôi của benzen 80,1 0 C, khả 

năng ion hóa = 9,24 ev - ứng với đèn tử ngoại có năng lượng bằng 9,5 ev ở trong 

detector quang ion hóa bởi vì năng lượng này cao hơn khả năng ion hóa của benzen 

(9,24 ev). Isopropanol có điểm sôi tương tự như benzen (82,5 0 C) và 2 chất này sẽ 

ra khỏi cột SKK gần như cùng một thời gian. Mặc dù vậy, isopropanol có khả năng 

ion hóa cao hnw năng lượng của đèn tử ngoại (10,15 ev) nên không nhìn thấy hoặc 

cảm ứng rất yếu ở detector quang ion hóa và vì thế chỉ phát hiện nên không nhìn 

thấy hoặc cảm ứng rất yếu ở detector quang ion hóa và vì thế chỉ phát hiện được 

một chất là benzen. 

Hình 4.8. Sơ đồ cấu tạo detector quang ion hóa 

Cấu tạo của detector quang ion hóa được trình bày ở hình 25: detector 

quang ion hóa là detector SKK không phân hủy vì chỉ có một phần rất nhỏ của chất 

phân tích bị ion hóa ở buồng của detector. Vì thế có thể nối ống xả từ detector 

quang ion hóa với một detector khác (như detector ion hóa ngọn lửa hoặc detector 

cộng kết điện tử) để có kết quả phân tích đồng thời bằng 2 detector. Nhiệm vụ 


chính ở đây là thiết kế buồng ion hóa và ống nối với detector thứ 2 có thể tích nhỏ 

nhất (đường kính trong nhỏ) để các pic khi tách bằng cột SKK không bị mở rộng 

trước khi phát hiện. 



19 











5. Lựa chọn các điều kiện cho phép sắt ký khí 

Để chọn quy trình phân tích sắc ký khí, cần phải biết nguồn gốc và thành 

phần mẫu, điều này đặc biệt quan trọng đối với phân tích định lượng. Nói chung, 

mỗi một mẫu đều có thể được phân loại theo thành phần hoặc các đặc tính của cấu 

tử theo một trong các nhóm sau: 

Nhóm A: các cấu tử có hàm lượng tương tự nhau trong mẫu 

Nhóm B: bên cạnh cấu tử chính, mẫu còn chứa một số cấu tử với hàm lượng 

rất nhỏ (thường gọi là cấu tử vết) 

Nhóm C: các cấu tử của mẫu (thuộc nhóm A hoặc B) có điểm sôi rất khác 

nhau (gọi là hỗn hợp với khoảng sôi rộng) 

Nhóm D: các cấu tử của hỗn hợp (nhóm A, B hoặc C) rất phân cực như 

ancol với số nguyên tử cacbon thấp, axit béo tự do, các amin bậc 1 và este của axit 

béo. 

hơi. 

Nhóm E: mẫu (nhóm A, B, C hoặc D) tồn tại ở dạng dung dịch 

Nhóm F: mẫu có chứa một số thành phần không bay hơi hoặc rất khó bay 

Trên cơ sở thành phần của mẫu sẽ quyết định lựa chọn những phương tiện 

thiết bị và điều kiện làm việc. 

5.1. Chọn cột tách. 

5.1.1. Chọn kiểu cột tách 

nhồi. 

Nếu mẫu thuộc nhóm A và C thì cột mao quản sẽ cho kết quả tốt hơn cột 

Nếu mẫu thuộc nhóm B thì không được phép dùng cột mao quản phim 

mỏng (WCOT) mà phải dùng cột mao quản lớp mỏng (SCOT) hoặc cột nhồi. 

Mẫu thuộc nhóm D sẽ được phân tích tốt trên các cột mao quản có bề mặt 

thủy tinh đã được muội hóa. 

5.1.2. Chọn kích thước cột tách 

Chiều dài cột tách được xác định bởi hiệu suất phân giải cần thiết. Song nếu 

tăng chiều dài cột tách gấp đôi thì độ phân giải chỉ tăng thêm khoảng 40%. Mặt 

khác, việc tăng chiều dài cột tách lại làm tăng độ chênh lệch áp suất theo phương 

trình: 

η 

∆ p = . Lu 

B 


0 



20 











Vì vậy không thể kéo dài cột tách một cách tùy ý. Riêng về tiết diện cột tách 

sẽ do dung lượng cần thiết của mẫu quyết định. Trog sắc ký khí điều chế, đường 

kính trong của cột tách phải lớn hơn 4mm. 

Khi sử dụng detetor TCD để phân tích những mẫu thuộc nhóm A hoặc C 

cần phải dùng cột có đường kính thật nhỏ, sao cho với những lưu lượng khí mang 

thấp không làm giãn pic. Để giữ tốc độ khí mang u trong cột cố định, đối với cột có 

tiết diện nhỏ phải làm giảm lưu lượng dòng khí. Trong trường hợp đó, khả năng 

chịu tải của cột sẽ giảm tỷ lệ thuận với tiết diện cột, tức là lượng mẫu phải giảm. 

Song nồng độ mẫu trong khí mang vẫn giữ nguyên, do đó các tín hiệu đo được 

cũng không bị giảm. 

Nếu mẫu thuộc nhóm B (phân tích lượng vết) mà vẫn muốn sử dụng detetor 

TCD (để phân tích các khí vĩnh cửu, hydro, oxy, khí có chứa nitơ như: NO, H 2 S là 

những chất không thể phát hiện được bằng detector FID) thì phải bơm nhiều mẫu, 

tải trọng của cột tăng nên bắt buộc cột phải có đường kính lớn hơn. Mức độ lớn tùy 

thuộc vào hàm lượng mẫu phân tích (thường đường kính trong của cột tách khoảng 

4,25 – 6,35mm). Tuy vậy, khi phân tích lượng vết thường sử dụng detetor FID. 

Khi vận hành với detetor ion hóa (FID, ECD), cần phải tạo ra các dòng chất 

lớn có thể được bằng cách tăng tốc độ dòng khí mang nhưng vẫn nằm trong vùng 

tối ưu. Mặt khác cũng cần quan tâm đến các phản ứng xảy ra tại detetor (nếu dòng 

khí quá lớn sẽ làm tắt ngọn lửa hoặc ngọn lửa sẽ cháy ở vùng không tối ưu), thông 

thường chỉ sử dụng cột có đường kính trong từ 3 – 4mm. Với cột mao quản cần lựa 

chọn cột có đường kính trong nhỏ để đạt hiệu suất tối đa. Nếu độ tải trọng của cột 

mao quản không đáp ứng được yêu cầu tách thì dùng cột mao quản lớp mỏng. 

Khi dùng cột mao quản, vấn đề tiết kiệm chiều dài cột tách thường ít được 

đề cập. Với mẫu có hằng số phân bố K khá lớn thì cột mao quản phim mỏng có 

chiều dài 25m là thích hợp 

5.1.3. Điều khiển nhiệt độ cột tách 

Đẳng nhiệt : Đây là phương pháp đơn giản nhất và đặc biệt cần thiết đối với 

việc xác định các thông số hóa lý. Nếu mẫu có chứa ít cấu tử với các hằng số phân 

bố tương tự nhau thì phương thức làm việc sẽ cho số thông tin tối đa. Mẫu thuộc 

nhóm C thì thời gian phân tích quá dài cũng như tỷ số giữa chiều cao và độ rộng 


pic ngày càng bất lợi cho phân tích định lượng. Trường hợp này tốt nhất là sử dụng 

chương trình nhiệt độ. 



21 











Chương trình nhiệt độ: Chương trình nhiệt độ giúp phân tích hỗn hợp nhóm C 

chỉ cần một lượng bơm mẫu. 

Ưu điểm của phương pháp này là: 

- Rút ngắn thời gian phân tích đối với các mẫu có khoảng điểm sôi rộng 

- Tỷ lệ giữa chiều cao pic và chiều rộng pic luôn ổn định vì thế thuận lợi cho phân 

tích định lượng. Thông thường, các mẫu hợp chất thiên nhiên rất phức tạp nên 

không thể bằng một phương trình tuyến tính thu được kết quả mong muốn mà phải 

sử dụng đa phương trình, nghĩa là ở khoảng nhiệt độ giữa chừng có thể giữ đẳng 

nhiệt cột trong thời gian thích ứng rồi lại tăng tiếp với tốc độ mong muốn. Trước 

và sau chương trình có thể giữ ở nhiệt độ cố định. 

Đối với một số pha tĩnh, khi tăng nhiệt độ cột tách thì dễ bị cuốn đi bởi 

dòng khí, gây ra hiện tượng lệch đường nền gây khó khăn cho việc sử dụng tích 

phân kế điện tử. Điều này được khắc phục bằng cách sử dụng cột kép, tín hiệu của 

hai cột được phân cực trái dấu nhau nên bù trừ được việc pha tĩnh bay hơi. Tuy 

vậy, khi sử dụng chương trình nhiệt độ cần lưu ý đến các điểm sau đây: 

Nhiệt độ của buồng điều nhiệt phải được điều chỉnh với tốc độ thích ứng 

như chương trình quy định. Hiện nay chưa có máy sắc ký nào làm việc chính xác 

với tốc độ nhỏ hơn 0,3 o C /phút và lớn hơn 24 o C /phút. Thực tế cột nhồi thường 

dùng với tốc độ 5 − 20 o C /phút, cột mao quản là 0,25 − 2,5 o C /phút. 

Việc làm nguội buồng điều nhiệt cần phải được tiến hành nhanh chóng, và 

thường làm nguội sâu hơn nhiệt độ làm việc ban đầu để quá trình thực hiện chương 

trình mới nhanh chóng ổn định, vì khi cửa buồng điều nhiệt nóng, nhiệt trong các 

tấm cách nhiệt lại phả ra. 

Nhiệt độ của buồng bay hơi mẫu cần phải được đưa lên cao, độc lập với 

nhiệt độ của buồng điều nhiệt nhằm làm sự bay hơi mẫu ổn định và lặp lại cho dù 

nhiệt độ tăng hay giảm. 

Khí mang sử dụng phải tinh khiết, nếu không các tạp chất sẽ tích tụ trước 

hết ở phần đầu của cột tách. Khi nhiệt độ của cột tăng lên nó sẽ vận chuyển qua cột 

gây ra pic lạ bất ngờ. 

Sử dụng cột nhồi cần lưu ý đến độ dày của thành cột để đảm bảo truyền 


nhiệt tốt và đường kính cột không quá lớn (thường sử dụng cột có đường kính 

3mm) để đảm bảo cho độ chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài cột tách là ít nhất. Cột 

mao quản thích hợp với chương trình nhiệt độ hơn so với cột nhồi. 



22 











5.2. Chọn pha tĩnh 

Bao giờ cũng nên sử dụng pha tĩnh có độ chọn lọc cao nhất. Song cần lưu ý 

phải sử dụng loại pha tĩnh có độ bền nhiệt thích hợp, nghĩa là nhiệt độ làm việc tối 

đa bao giờ cũng nhỏ hơn nhiệt độ chặn trên của pha tĩnh đó. Do đó, trong nhiều 

trường hợp có những pha tĩnh rất chọn lọc cho một đối tượng nhưng vì nhiệt độ 

chặn trên quá thấp (áp suất hơi quá lớn) nên không sử dụng được. Trong thực tiễn 

phải sử dụng một cách dung hòa hai yếu tố vừa nêu. 

Riêng trong trường hợp pha tĩnh là tinh thể lỏng, cần phải lưu ý cả nhiệt độ 

chặn dưới bởi vì hiệu quả tách cao nhất chỉ thể hiện trong trường hợp pha tĩnh ở 

trạng thái tinh thể lỏng. Ví dụ: đối với metoxietoxiazo xibenzen là 96 - 122 0 C. 

Với pha tĩnh là cao su silicon, khi sử dụng detetor FID thì nhiệt độ cột tách 

phải thấp hơn nhiệt độ chặn vài chục độ vì trong trường hợp này một phần pha tĩnh 

thoát ra khỏi cột sẽ cháy trong ngọn lửa hydro tạo thành SiO 2 gây bẩn hai bản điện 

cực và làm tắc đầu phun, điều đó sẽ làm giảm độ nhạy và nhiễu đường nền. 

Trong trường hợp sắc ký điều chế, pha tĩnh có thể bị kéo theo vào bình 

hứng mẫu và ngưng tụ ở đó làm bẩn các chất thu được nên phải tinh chế lại. 

5.3. Chọn và phối hợp detector 

Việc lựa chọn detetor là một trong những vấn đề rất khó và phụ thuộc vào 

nhiều thông số. 

- Đối với cột mao quản thường sử dụng detetor FID. 

- Các detetor dẫn nhiệt cỡ nhỏ cho đến nay hầu như không được sử dụng vì 

chúng quá nhạy với sự thay đổi tốc độ. Đó cũng là một khó khăn khi muốn phát 

hiện một số loại khí như CO, CO 2 , H 2 O nếu dùng cột mao quản. 

Đối với mẫu thuộc nhóm B hoặc C thì nên dùng detetor FID vì có phạm vi tuyến 

tính lớn và không nhạy cảm với sự thay đổi lưu lượng dòng khí nhất là trong 

trường hợp sử dụng chương trình nhiệt độ. Để phát hiện các mẫu đặc thù phải sử 

dụng detetor đặc trưng tương ứng. 

Ví dụ, để phát hiện hợp chất chứa halogen trong thuốc trừ sâu, chất độc,… 

cần phải sử dụng detetor ECD, để phát hiện các hợp chất chứa lưu huỳnh và 

photpho phải dùng detetor FPD. 

Nhằm phát hiện một cách hiệu quả các chất cần tách, đôi khi có thể sử dụng 


kết hợp hai hoặc nhiều detetor cùng một lúc. Ví dụ, kết hợp FID cới TCD, FID với 

ECD, kết hợp với sự giúp đỡ của bộ chia dòng lối ra và máy tự ghi nhiều kênh. 



23 











Trong sắc ký mao quản, thường sử dụng bộ chia dòng lối vào nhằm để khống chế 

lưu lượng khí mang và lượng mẫu bơm vào cột. 

5.4 Chọn khí mang 

Việc lựa chọn khí mang trước hết phụ thuộc vào detetor sử dụng. 

- Với detetor TCD, tốt nhất là dùng hêli hoặc hydro. 

- Với detetor FID thì dùng nitơ là đủ. 

Gần đây, hydro được sử dụng nhiều làm khí mang vì nó có độ nhớt thấp, 

đặc biệt trong sắc ký mao quản. 

Detetor ECD sử dụng nitơ sử dụng nitơ hoặc argon có trộn 5% metan.. 

6. Cơ sở lý thuyết của sắc ký khí mao quản 

Sắc kí khí mao quản là một hình thái đặc biệt của phương pháp sắc kí khí, 

được đặc trưng bởi năng suất tách và hiệu suất phân giải rất cao. Nhờ việc sử dụng 

các cột mao quản hở với chiều dài khá lớn (25m, 50m, 100m…). 

Về nguyên tắc không có gì khác và có tính nguyên tắc giữa sắc ký khí mao 

quản với sắc ký khí cột nhồi. Tuy nhiên do việc không sử dụng chất nhồi cột (dưới 

dạng các hạt chất mang có tẩm pha tĩnh), từ đó tạo ra đường đi tự do cho dòng khí 

mang, nên có một vài thay đổi trong phương trình cơ bản để đánh giá cột tách so 

với trường hợp sắc ký khí cột nhồi. 

Ví dụ : Phương trình Van Deemter thì trong sắc ký khí mao quản được 

thay bằng phương trình Golay: h= B/u +(C l + C s ).u 

C l ,Cs đặc trưng cho sự cản trở đối với quá trình vận chuyển chất từ pha 

động sang pha tĩnh và ngược lại. 

Tương tự như sắc ký khí cột nhồi, trong sắc ký khí mao quản thường phải 

chọn tốc độ khí mang trung bình lớn gấp đôi so với tốc độ khí mang tối ưu (vì 

nhánh bên phải của đường cong Golay choãi hơn so với nhánh bên trái ) 

Trong sắc ký khí mao quản chiều cao của đĩa lý thuyết giảm nên làm tăng 

năng suất cột tách : 

Giảm độ dày của lớp phim pha tĩnh 

Giảm nhiệt độ cột tách 

Giảm đường kính cột tách 

Sử dụng khí mang với độ nhớt thấp 




24 











7. Ph©n tÝch b»ng ph−¬ng ph¸p s¾c ký khÝ 

7.1. Phân tích định tính: 

Thông thường người ta só sánh thời gian lưu của chất cần xác định với thời 

gian lưu của chất chuẩn đã có sẵn hoặc thêm. Điều này chỉ có nghĩa khi tiến hành 

tách trong cùng điều kiện nhiệt độ. Thực tế không phải khi nào cũng có sẵn chất 

chuẩn nên có nhiều chương trình phần mềm của máy đã cài sẵn thời gian lưu của 

một số chất ở điều kiện chạy sắc ký nào đó để người phân tích tham khảo. 

Do 

t phụ thuộc vào nhiều yếu tố (u, t o , khối lượng mẫu, pha tĩnh, V s , t m , p) 

' 

R 

nên việc xác định nó để so với các dữ liệu có trong phần mềm có sẵn là cực kỳ khó, 

vì thế người ta đã dùng thời gian lưu tương đối – chỉ số lưu Kovats (KRI) – để định 

tính. Theo phương pháp này, dãy đồng đẳng n-parafin được chọn làm chất chuẩn. 

Thời gian lưu của các chất cần xác định được tính so với một chất nào đó 

trong dãy đồng đẳng của n-parafin. Từ thời gian lưu tương đối này tiến hành so 

sánh các chất cần phân tích với chất chuẩn có sẵn. 

Theo Kovats, mỗi parafin có một giá trị chỉ số là 100Z (Z – chỉ số carbon ví 

dụ CH 4 = 100; C 2 H 6 = 200; C 3 H 8 = 300…) do đó một chất phân tích có KRI là 540 

tương đương với 1 parafin thông thường chứa từ 4 đến 5 cacbon. KRI có thể tính 

được từ sắc đồ dựa vào phương trình: 

' 

R, 

X 

lg t − lg t 

KRI = 100. + Z 

lg t lg 

' 

' 

R, X R, 

Z 

' 

' 

R, Z + 1 

− tR, 

Z 

t là thời gian lưu hiệu chỉnh của chất X cần phân tích 

t ; t 

+ 

' ' 

R, Z R, Z 1 

là thời gian lưu hiệu chỉnh lần lượt của hidrocacbon no chứa Z nguyên tử 

C được rửa giải trước X và của hidrocacbon no chứa Z+1 nguyên tử cacbon được 

rửa giải sau X. 

Chỉ số lưu Kovats có những ưu điểm sau: 

- Rất ít phụ thuộc vào thông số làm việc, do đó nó là gia trị đặc trưng cho mối 

chất ứng với một pha tĩnh và một nhiệt độ nhất định. Sự phụ thuộc vào nhiệt độ 

của chúng rất nhỏ và về nguyên tắc chỉ khoảng 2 – 6 đơn vị khi thay đổi 10 o C. 


- Độ lặp lại của việc xác định chỉ số lưu của hai phòng thí nghiệm khác nhau 

chỉ lệch 1 đơn vị và thậm chí với những điều kiện thuận lợi chỉ lệch 0,05 đơn vị. 



25 











7.2. Phân tích định lượng 

Từ việc xác định diện tích hoặc chiều cao của pic, so sánh với mẫu chuẩn (nội 

chuẩn, ngoại chuẩn hoặc thêm chuẩn) hoặc từ đường chuẩn (nội hoặc ngoại chuẩn) 

tương ứng, tính ra hàm lượng của chất cần phân tích trong mẫu bơm vào cột. Dưới 

đây là thí dụ về cách xác định diện tích của một pic: cách thứ nhất tính theo bề 

rộng của chân pic; cách thứ hai tính theo bề rộng của pic ứng với 1/2 chiều cao của 

pic. 

1 

S 

pic 

≅ ( w .a) 

S 

pic 

≅ w 

1/2.h 

2 

H = K.Cx; S = K.Cx 

H×nh 7.1: S¬ ®å pic s¾c kÝ 

- Qu¸ tr×nh ®Þnh l−îng gåm 4 giai ®o¹n: 

Giai ®o¹n 1: T¸ch s¾c ký (nghiªn cøu ®Ó t×m ®iÒu kiÖn t¸ch tèi −u - hÖ sè 

t¸ch gi÷a hai cÊu tö liÒn kÒ b»ng 1 lµ tèt nhÊt). 

Giai ®o¹n 2: Thu tÝn hiÖu ë detector vµ chuyÓn tÝn hiÖu thµnh sè liÖu (®o diÖn tÝch ®Ønh). 

Giai ®o¹n 3: §Þnh l−îng b»ng çch so s¸nh çc diÖn tÝch ®Ønh. 

Giai ®o¹n 4: Xö lý sè liÖu vµ gii thÝch kÕt qu. 

- Çc ph−¬ng ph¸p phæ biÕn ®Ó ®Þnh l−îng: 


a) Phương ph¸p ngoại chuẩn 



26 











Tuỳ thuộc vào tÝnh chất của mẫu: hàm lượng, yếu tố cản trở, tÝnh chất phức 

tạp của nền cũng như độ chÝnh x¸c yªu cầu mà người ph©n tÝch cã thể ¸p dụng çc 

çch định lượng kh¸c nhau: Chuẩn ho¸ một điểm và chuẩn ho¸ nhiều điểm. 

Chuẩn hãa một điểm 

- Nguyªn tắc: Chuẩn hãa một điểm là sử dụng một phÐp đo của chất chuẩn 

đã biết trước nồng độ, đo độc lập và song song với phÐp đo chất cần ph©n tÝch. 

độ cần thiết. 

- Phương ph¸p này thường ¸p dụng: 

+ Đối với chất ph©n tÝch cã hàm lượng lớn hoặc đ làm giàu đến mức 

+ Để đ¸nh gi¸ khi kh«ng yªu cầu độ chÝnh x¸c cao v× ở đ©y bỏ qua 

çc yếu tố cản, çc sai số ngẫu nhiªn cã thể làm giảm tÝnh chÝnh x¸c của phÐp đo. 

+ Nồng độ của chất ph©n tÝch C x phải nằm trong khoảng tuyến tÝnh. 

- Phương ph¸p: Sử dụng hai phÐp đo độc lập: 

+ PhÐp thứ nhất: Chạy sắc kÝ chất chuẩn trong điều kiện tương tự 

chất ph©n tÝch (nền và çc th«ng số kh¸c giống nhau). 

+ PhÐp thứ hai: Chạy sắc kÝ chất ph©n tÝch. 

Kết quả tÝnh như sau: 

Ta cã: 

H×nh 7.2: Chuẩn hãa một điểm 

C C C C 

= ⇒ C = h hay: C = S 

h h h S 

x c c c 

x x x x 

x c c c 

Chuẩn hãa nhiều điểm (phương ph¸p đường chuẩn) 


- Chuẩn bị một dy dung dịch chuẩn cã nồng độ kh¸c nhau trong điều kiện 

tương tự mẫu ph©n tÝch. Tiến hành ph©n tÝch sắc kÝ và tÝnh diện tÝch của pic đối với 

dy chất chất chuẩn. Sau đã dựng đường chuẩn hay đường hồi quy tuyến tÝnh biễu 



27 











diễn sự phụ thuộc chiều cao (diện tÝch) của pic vào nồng độ chất ph©n tÝch. Để x¸c 

định nồng độ chất ph©n tÝch C x ta cũng thực hiện phÐp đo đối với chất ph©n tÝch, 

được S x (h x ) nhất định, đối chiếu với đường chuẩn ta cã nồng độ chất ph©n tÝch 

trong mẩu. 

h,S 

h x 

H×nh 7.3: Đường chuẩn nhiều điểm x¸c định chất ph©n tÝch 

Phương ph¸p này cã ưu điểm là sau khi đ dùng đường chuẩn rồi th× cã thể 

sử dụng để ph©n tÝch hàng loạt trong cïng điều kiện được khảo s¸t. Nếu hàm lượng 

chất ph©n tÝch qu¸ bÐ nằm dưới giới hạn của đường chuẩn th× phải sử dụng phương 

ph¸p làm giàu để tăng nồng độ của chất ph©n tÝch để nã n»m trong vïng tuyến tÝnh. 

Trong nhiều trường hợp mẫu ph©n tÝch cã thành phần phức tạp, chóng ta chưa biết 

chÝnh x¸c nªn kh«ng thể chuẩn bị dy mẫu đầu thoả mn những quy định cho 

phương ph¸p này do đã kh«ng x¸c định chÝnh x¸c vị trÝ của đường chuẩn, v× vậy 

kết quả ph©n tÝch mắc sai số lớn. Trường hợp này kh«ng nªn sử dụng phương ph¸p 

đường chuẩn mà tốt nhất là sử dụng phương ph¸p thªm chuẩn để x¸c định nồng độ 

của chất ph©n tÝch trong mẫu. 

b) Phương ph¸p thªm chuẩn 

- Nguyªn tắc của phương ph¸p này là dùng ngay mẫu ph©n tÝch làm nền để 

chuẩn bị dy mẫu đầu. 

- Chuẩn bị mẫu: Lấy một lượng mẫu ph©n tÝch nhất định (C x ) rồi thªm vào 

đã những lượng chÝnh x¸c chất cần x¸c định vào C 1 , C 2 , C 3 , C 4 , C 5 ta được dy mẫu 

đầu cã hàm lượng chất x¸c định là: 


C 

o 

= C 

x 

C x 

C 



CI = Cx + C1 

28 








CII = Cx + C2 

CIII = Cx + C3 




C = C + C 

IV x 4 

C = C + C 

V x 5 

- Tiến hành ph©n tÝch sắc kÝ và tÝnh diện tÝch (chiều cao) của pic đối với 

dy mẫu đầu. Sau đã dựng đường chuẩn hay đường hồi quy tuyến tÝnh biễu diễn sự 

phụ thuộc chiều cao (diện tÝch) của pic vào nồng độ chất ph©n tÝch. 

H×nh 7.4: Đường chuẩn của phương ph¸p thªm chuẩn 

X¸c định C x bằng phương ph¸p ngoại suy: KÐo dài đường chuẩn về phÝa 

tr¸i, đường này cắt trục hoành tại điểm C x , đoạn OC x chÝnh bằng gi¸ trị nồng độ C x 

cần t×m. Cũng cã thể x¸c định C x bằng çch từ gốc toạ độ O kẻ một đường thẳng 

song song với đường chuẩn, từ điểm A o kẻ một đường thẳng song song với trục 

hoành, hai đường này cắt nhau tại điểm M, từ M hạ đường vu«ng gãc xuống trục 

hoành. Điểm cắt này là C x . Đoạn OC x chÝnh b»ng gi¸ trị nồng độ C x cần t×m. 

Phương ph¸p này cã ưu điểm là qu¸ tr×nh chuẩn bị mẫu dễ dàng, kh«ng cần 

cã nhiều hãa chất cã độ tinh khiết cao để chuẩn bị dy mẫu đầu. Mặt kh¸c lại loại 

trừ hoàn toàn ảnh hưởng về thành phần của mẫu cũng như cấu tróc vật lÝ của mẫu, 

những sai số ngẫu nhiªn do thao t¸c… Phương ph¸p này x¸c định được hàm lượng 

chất ph©n tÝch ở nồng độ bÐ mà phương ph¸p đường chuẩn kh«ng ph©n tÝch được 

và cho độ chÝnh x¸c cao, được nhiều người sử dụng. Nhưng phải chó ý rằng, nồng 

độ thªm của chất chuẩn phải theo từng bậc và khoảng çch của çc bậc đã phải xấp 


xỉ bằng C x th× phần nội suy tuyến tÝnh mới chÝnh x¸c. 

c) Phương ph¸p nội chuẩn 



29 











Trong mẫu, çc chất ph©n tÝch cã thể bị ảnh hưởng của nhiều yếu tố: ảnh 

hưởng nÒn, çc điều kiện kh¸c g©y sai số hệ thống. Để loại trừ ảnh hưởng này 

người ta thªm vào mẫu chất nội chuẩn cã tÝnh chất gần giống tÝnh chất của chất 

ph©n tÝch, cã nồng độ cũng gần bằng nồng độ của chất ph©n tÝch (C x ). 

Tiến hành 3 phÐp đo sắc kÝ: một phÐp cho chất chuẩn nội, một phÐp cho 

chất chuẩn cã nồng độ x¸c định (từ çc chất chuẩn), từ đã rót ra được hệ số ảnh 

hưởng F x , phÐp sắc kÝ thứ 3 cho chất ph©n tÝch chưa biết và từ đã tÝnh ra nồng độ 

của nã. Hệ số F x chÝnh là đại lượng đưa vào để loại trừ ảnh hưởng của nền cũng 

như çc điều kiện đo kh¸c. 

d)Phương ph¸p vi sai 

H×nh 7.5: Phương ph¸p chuẩn nội x¸c định chất ph©n tÝch 

C C 

C .h 

: = F → F = . 

h h h .C 

c i 

c i 

x x 

c i c i 

C C C 

C .h .F 

h h h 

x c 

i 

= → 

x 

= 

x x 

x c i 

- Phương ph¸p vi sai nồng độ lớn: 

Chuẩn bị mẫu: 

Dung dịch chuẩn 1: C 1 

Dung dịch chuẩn 2: C 2 (C 2 > C 1 ) 

Dung dịch ph©n tÝch: C x (C x > C 1 ) 

Tiến hành phÐp tÝch sắc kÝ dung dịch chuẩn 2 và dung dịch ph©n tÝch trªn 

nền dung dịch chuẩn 1 và tÝnh diện tÝch (chiều cao) của pic S21 = S2 − S1 

, 


Sx1 Sx S1 

C − C S S 

= → C = C − C + C . 

C − C S S 

x 1 x1 x1 

= − . Ta có: ( ) 

x 2 1 1 

2 1 21 21 



- Phương ph¸p vi sai nồng độ bÐ: 

30 








Chuẩn bị mẫu: 




Dung dịch chuẩn 1: C 1 

Dung dịch chuẩn 2: C 2 (C 2 < C 1 ) 

Dung dịch ph©n tÝch: C x (C x < C 1 ) 

Tiến hành phÐp t¸ch sắc kÝ dung dịch chuẩn 1 trªn nền dung dịch chuẩn 2 

và và dung dịch ph©n tÝch. TÝnh diện tÝch (chiều cao) của pic S12 = S1 − S2 

, 

S S S 

1 x 1x 12 

= − . Ta cã: ( ) 

1x 1 x 

C − C S S 

= → C = − C − C + C . 

C − C S S 

x 1 2 1 

1 2 12 1x 

Phương ph¸p này sử dụng x¸c định çc chất cã nång độ qu¸ lớn hoặc qóa bÐ 

8. Sắc ký khí ghép khối phổ và một số ứng dụng (GC/MS) 

8.1. Sắc ký khí ghép khối phổ 

GC/MS (Gas Chromatography Mass Spectometry) là một trong những 

phương pháp sắc ký hiện đại nhất hiện nay với độ nhạy và độ đặc hiệu cao và được 

sử dụng trong các nghiên cứu và phân tích kết hợp. Thiết bị GC/MS được cấu tạo 

thành 2 phần: phần sắc ký khí (GC) dùng để phân tích hỗn hợp các chất và tìm ra 

chất cần phân tích, phần khối phổ (MS) mô tả các hợp phần riêng lẻ bằng cách mô 

tả số khối. Bằng sự kết hợp 2 kỹ thuật này (GC/MS_Gas Chromatography Mass 

Spectometry), các nhà hoá học có thể đánh giá, phân tích định tính và định lượng 

và có cách giải quyết đối với một số hóa chất. Ngày nay, người ta ứng dụng kỹ 

thuật GC/MS rất nhiều và sử dụng rộng rãi trong các nghành như y học, môi 

trường, nông sản, kiểm nghiệm thực phẩm… 

• Sắc ký khí (GC: Gas Chromatography) 

Sắc ký khí được dùng để chia tách các hỗn hợp của hóa chất ra các phần riêng lẻ, 

mỗi phần có một giá trị riêng biệt. Trong sắc ký khí (GC) chia tách xuất hiện khi 

mẫu bơm vào pha động. Trong sắc ký lỏng (LC) pha động là một dung môi hữu cơ, 

còn trong GC pha động là một khí trơ gống như helium. Pha động mang hỗn hợp 

mẫu đi qua pha tĩnh, pha tĩnh được sử dụng là các hóa chất, hóa chất này có độ 

nhạy và hấp thụ thành phần hỗn hợp trong mẫu. 

Thành phần hỗn hợp trong pha động tương tác với pha tĩnh, mỗi hợp chất 

trong hỗn hợp tương tác với một tỷ lệ khác nhau, hợp chất tương tác nhanh sẽ thoát 


ra khỏi cột trước và hợp chất tương tác chậm sẽ ra khỏi cột sau. Đó là đặc trưng cơ 

bản của pha động và pha tĩnh, hơn nữa quá trình chia tách có thể xảy ra bởi sự thay 

đổi nhiệt độ của pha tĩnh hoặc là áp suất của pha động. 



31 











Cột trong GC được làm bằng thủy tinh, inox hoặc thép không rỉ có kích 

thước, kích cỡ rất đa dạng. Cột của GC dài có thể là 25m, 30m, 50m, 100m và có 

đường kính rất nhỏ, bên trong đường kính được tránh bằng một lớp polimer đặc 

biệt nhưphenyl 5% + dimetylsiloxane polymer 95%), đường kính cột thường rất 

nhỏ giống như là một ống mao dẫn. Thông thường cột được sử dụng là 

semivolatile, hợp chất hữu cơ không phân cực như PAHs, các chất trong hỗn hợp 

được phân tích bằng cách chạy dọc theo cột này. 

Một chất chia tách, rửa giải phóng đi ra khỏi cột và đi vào đầu dò. Đầu dò 

có khả năng tạo ra một tín hiệu bất kỳ lúc nào, khi phát hiện ra chất cần phân tích. 

Tín hiệu này phát ra từ máy tính, thời gian từ khi bơm mẫu đến khi rửa giải gọi là 

thời gian lưu (T R ). 

Trong khi các thiết bị chạy, máy sẽ đưa ra các biểu đồ từ các tín hiệu như 

hình 8.1. Đây gọi là sắc đồ, mỗi một peak trong sắc đồ sẽ miêu tả một tín hiệu tạo 

nên khi chất giải hấp từ cột sắc ký và đi vào đầu dò detector, trục hoành biểu diễn 

thời gian lưu và trục tung biểu diễn cường độ của tín hiệu, trong hình 1 mỗi đỉnh 

(peak) biểu diễn một chất riêng lẻ, chất này được tách từ hỗn hợp mẫu phân tích, 

peak có thời gian lưu (T R ) 4,97 phút là đodecan , 6.36 phút là biphenyl, 7.64 phút 

là chlolobiphenyl, 9.41 phút là hexadecanoic acid methyl ester. 

Nếu trong cùng điều kiện sắc ký như nhiệt độ, loại cột… gống nhau thì 

cùng chất luôn có thời gian lưu giống nhau, khi biết thời gian lưu của hợp chất thì 

chúng ta có thể chấp nhận được độ nhạy của nó. Tuy nhiên, chất có tính chất giống 

nhau thì thường có thời gian lưu giống nhau. 


Hình 8.1: Sắc đồ của sắc ký khí 

• Khối phổ: 

- Sự xuất hiện phổ khối lượng: 



32 











Khi cho các phân tử trạng thái khí va chạm với một dạng electron có năng 

lượng cao thì từ các phân tử sẽ bật ra một hay hai electron và nó trở thành các ion 

có điện tích +1 (chiếm tỉ lệ lớn) và +2. 

Giả thiết phân tử chất nghiên cứu là ABC thì: 

ABC + e 

Loại ion ABC + được gọi là ion gốc hay ion phân tử. 

Nếu các ion phân tử ABC + tiếp tục va chạm với chùm electron có năng 

lượng cao thì chúng sẽ bị phá vỡ thành nhiều mảnh ion, thành các gốc hoặc các 

phân tử trung hòa khác nhau. Quá trình này được gọi là quá trình phân mảnh 

(gracmentation). 

Năng lượng của quá trình phân mảnh chỉ vào khoảng 30-100eV, hơn nhiều so với 

năng lượng ion hóa của phân tử (8-15eV). Quá trình biến các phân tử trung hòa 

thành các ion được gọi là sự ion hóa. 

Trên đồ thị hình dưới đây: 

I 

ABC + 

ABC + 

ABC + + 2e (1) 

ABC +2 + 3e (2) 

A + . 

+ BC 

AB + . 

+ C 

A + . 

+B 

20 40 60 80 100 

Hình 8.2: Xác suất có mặt ion mảnh ở axeton. 

A(eV) 

Cho thấy: xác suất có mặt của các ion phụ thuộc vào năng lượng va chạm ở 


phân tử. Năng lượng khoảng 15eV thì ion phân tử ABC + đạt cực đại nhưng các 

AB + 

ABC +• 



33 











mảnh ion AB + tiếp tục tăng đến năng lượng∼70eV thì tăng chậm và đạt giá trị cực 

đại. 

Các ion có khối lượng ion và điện tích e. Tỉ số m/l được gọi là số khối z. 

Bằng cách nào đó, tách các ion có số khối khác nhau ra khỏi nhau và xác định 

được xác suất có mặt của chúng rồi vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa xác suất 

m 

có mặt (hay cường độ phổ khối lượng I) và số khối z, tức là: I = ( ) thì đồ thị này 

e 

gọi là phổ khối lượng. 

%B 

100 

50 

O 

Hình 8.3: Phổ khối lượng. 

- Khối phổ: được dùng để xác định một chất hóa học dựa trên cấu trúc của 

nó. Khi giải hấp các hợp chất riêng lẻ từ cột sắc ký, chúng đi vào đầu dò có dòng 

điện ion hóa (mass spectrometry). Khi đó, chúng sẽ tấn công vào các luồng, do 

chúng bị bỡ thành những mảnh vụn, những mảnh vụn này có thể lớn hoặc nhỏ; 

Những mảnh vụn thực tế là các vật mang điện hay còn gọi là iôn, điều này 

là quan trọng bởi vì các hạt cần ở trạng thái tích điện thì mới đi qua được bộ lọc. 

Các khối nhỏ chắc chắn, khối của mảnh vỡ được chia bởi các vật mang gọi là tỉ lệ 

vật mang khối (M/Z); 

Hầu hết các mảnh vụn có điện tích là +1, M/Z thường miêu tả các phân tử 

nặng của mảnh vụn.Nhóm gồm có 4 nam châm điện gọi là tứ cực (quadrapole), 

tiêu điểm của các mảnh vụn đi xuyên qua các khe hở và đi vào đầu dò detector, tứ 

cự được thành lập bởi phần mền chương trình và hướng các mảnh vụn đi vào các 

khe của khối phổ. 

• Phân tích kết quả 


Máy tính sẽ ghi lại các biểu đồ của mỗi lần quét. Trục hoành biểu diễn tỉ lệ 

m/z còn trục tung biểu diễn cường độ tín hiệu của mỗi mảnh vụn được quét bởi đầu 

dò detector. Đây là đồ thị của số khối. 

m/e 

34 













Trong hình 19, hình ảnh khối cao nhất là dodecane, phần nềm của GC/MS 

nó giống như là một thư viện hình ảnh dùng để nhận ra các chất chưa biết tồn tại 

trong hỗn hợp mẫu. Thư viện này có thể so sánh hình ảnh khối từ thành phần của 

mẫu với hình ảnh khối trong thư viện của máy. 

Hình 8.4: Mass-spectrum 

8.2. Một số thành công trong phân tích lượng vết 

Ví dụ : Tinh dầu từ rễ và thân cây pơmu thu được bằng phương pháp chưng 

cất lôi cuốn hơi nước. Các chỉ tiêu hoá - lý của tinh dầu được xác định bằng 

phương pháp phân tích hoá học. Thành phần và cấu trúc của một số cấu tử chính 

được xác định bằng phương pháp phân tích sắc ký - khối phổ (GC-MS). Kết quả 

thu được cho thấy, hàm lượng một số cấu chính trong tinh dầu là E-Nerolidol 

(14.91% trong thân, 11.03% trong rễ), Elemol (13.56% trong thân, 31.29% trong 

rễ), β-Eudesmol (13.09% trong thân, 31.43% trong rễ), γ-Eudesmol (5.34% trong 

thân, 12.03% trong rễ). 

- Thành phần hoá học của tinh dầu pơmu: 

Phổ GC-MS của tinh dầu rễ và thân pơmu được trình bày ở hình 21 và 22. 




35 











Hình 8.5: Phổ GC-MS của tinh dầu rễ pơmu 

Hình 8.6: Phổ GC-MS của tinh dầu thân pơmu 




36 











Bài 1: 

C. BÀI TẬP 

Tính số đĩa lý thuyết hiệu lực n ef và chiều cao của đĩa lý thuyết hiệu lực 

H ef của hệ sắc ký có tính chất sau: 

t = 280 s; t = 300 s; 

W = 14 s; W = 15 s. 

,thời gian chết là t m =10s, cột 

RA 

có chiều dài là 3,2m. 

RB 

A 

Giải: 

Theo lý thuyết ta có số đĩa lý thuyết hiệu lực n ef là: 

n A 

n B 

Từ đó ta có: 

Đối với pic A: 

Đối với pic B: 

n = n 

n 

ef 

k' 

2 

( k' 

+ 1) 2 

B 

; với k’ là tỷ số dung tích. 

⎡ t 

R 

− t 

M ⎤ 

= 16 ⎢ ⎥ 

⎣ W ⎦ 

⎛ 280 ⎞ 

= 16⎜ 

⎟ = 6400 

⎝ 14 ⎠ 

⎛ 300 ⎞ 

= 16⎜ 

⎟ = 6400 

⎝ 15 ⎠ 

Vậy, n 

ef 

= 5065,7 ; 

2 

2 

⎡tR 

− t ⎤ 

M ⎡ 280 −10⎤ 

k ' = ⎢ ⎥ = = 27; 

t ⎢ 

M ⎣ 10 ⎥ 

⎣ ⎦ ⎦ 

n ef A 

⎛ 27 ⎞ 

= 6400⎜ 

⎟ = 5951,07 

⎝ 27 + 1⎠ 

⎡tR 

− t ⎤ 

M ⎡300 −10⎤ 

k ' = ⎢ ⎥ = = 29; 

t ⎢ 

M ⎣ 10 ⎥ 

⎣ ⎦ ⎦ 

n efB 

⎛ 29 ⎞ 

= 6400⎜ 

⎟ = 5980,4 

⎝ 29 + 1⎠ 


300 

H 

ef 

= = 0,053 . 

5965,7 

2 

2 

2 



37 








Bài 2: 

Pic sắc ký của hợp chất X được phát hiện sau 15 phút sau khi đưa mẫu vào 




(lúc đó của hợp chất Y không được giữ bởi vật liệu của cột xuất hiện qua 1,32 

phút). Pic của chất X có dạng đường phân bố Gauss với bề rộng của đáy là 24,2s. 

Độ dài của cột là 40,2cm. 

1. Tính số đĩa lý thuyết trong cột. 

2. Tính H của cột. 

3. Tính T và σ của cột. 

4. Tính chỉ số lưu giữ của chất X. 

5. Từ phương pháp chuẩn bị đã biết rằng thể tích của chất lỏng được giữ trên bề 

mặt của chất mang của cột bằng 9,9ml. Thể tích của pha động bằng 12,3ml. Hãy 

tính hệ số phân bố X. 

6. Tiêu chuẩn phân chia X và Y là bao nhiêu nếu yếu tố phân chia đối với X và Y 

bằng 1,011. 

1. Số đĩa lý thuyết (n): 

n 

X 

2. Tính H: 

⎛ t 

16 

⎜ 

⎝ W 

= 

RX 

X 

⎞ 

⎟ 

⎠ 

2 

⎛15.60 

⎞ 

= 16⎜ 

⎟ 

⎝ 24,2 ⎠ 

2 

Giải: 

= 22130 

L L 

Ta có 40 ,2 

− 

n = ⇒ H = = = 1,82.10 

3 ( ) 

H n 22130 

cm 

3. Tính σ và T: 

2 

σ 

2 

−3 

2 

Từ n = ⇒ σ = n. 

H = 22130.(1,82.10 ) = 0,27( cm) 

2 

H 

Ta có: . t 15.0,27 

T = σ R = = 0,101( phut ) 

L 40,2 


4. Chỉ số lưu giữ của chất X: 



tm 

1,32 

Ta có: R = = = 0, 088 

t 15 

R 

38 








5. Hệ số phân bố X (k X ): 




Vm 

Vm 

(1 − R) 

12,3(1 − 0,088) 

Ta có: R = ⇒ k 

X 

= = 

= 12, 9 

V + k. 

V 

RV . 0,088.9,9 

6. Tiêu chuẩn phân chia (R s ): 

chia. 

m 

S 

n 1 22130 1 

Ta có: R S 

= (1 − ) = (1 − ) = 0, 4 với α là yếu tố phân 

4 α 4 1,011 

Bài 3: Cho hệ sắc ký có tính chất sau: 

S 

t = 280 s; t = 300 s; 

W = 14 s; W = 15 s. 

Cột có chiều dài là 3,2m. Thay 

RA 

RB 

đổi chiều dài từ 320 cm lên 400 cm. Tính độ phân giải? 

Bài 4: 

t 

n 

n 

RA 

A 

B 

400 

= 280. = 350( s) 

320 

A 

2 2 

Giải: 

⎛ t ⎞ 

RA ⎛ 280 ⎞ 

= 16. ⎜ ⎟ = 16⎜ ⎟ = 6400 

⎝ WA 

⎠ ⎝ 14 ⎠ 

2 2 

⎛ t ⎞ 

RB ⎛ 300 ⎞ 

= 16. ⎜ ⎟ = 16⎜ ⎟ = 6400 

⎝ WB 

⎠ ⎝ 15 ⎠ 

2 

⎛ t 400 

16. R ⎞ 

n = ⎜ ⎟ = 6400. = 8000 

⎝ W ⎠ 320 

Ta có: 

n 

⎛ t ⎞ 

16. ⎜ ⎟ 

⎝ W ⎠ 

= 

R 

2 

⇒ W = 

2 

16.(350) 

WA 

= = 15,65( s) 

8000 

2 

16.(375) 

WB 

= = 16,77( s) 

8000 

( − ) 

2. 375 350 

R = = 1,54 

15,65 + 16,77 

B 

16.t 

n 

t 

2 

R 

RB 

400 

= 300. = 375( s) 

320 


Một cột sắc ký mao quản dài 30m, chạy một chất chuẩn ở hai tôc độ pha 

động khác nhau, cho các số liệu sau: 



39 








Tốc độ (cm/s) 

Số đĩa lý thuyết 

0,5 150 000 




120 000 

Xác định vận tốc tối ưu,chiều cao đĩa lý thuyết cực tiểu và số đĩa lý thuyết 

ở vận tốc tối ưu đó,cho A=0. 

Bài 5: 

TN 1 

TN 2 

Ta có phương trình: 

Giải 

H 1 = 3000/150000 = 0,02 cm 

H 2 = 3000/120000 = 0,025 cm. 

B 

0,02 = + 0,5C 

0,5 

B 

0,025 = + C 

1 

Giải phương trình ta được : C= 0,02 s ; B = 0,005 cm 2 /s. 

U tối ưu = (B/C) 1/2 = 0,5 cm/s 

H min = 2(B.C) 1/2 = 0,02 cm. 

Số đĩa lý thuyết ở vận tốc tối ưu là: 

3000 

n = = 150000 . 

0,02 

Một hỗn hợp chứa metyl xiclohexan,metyl xiclohexen và toluen được tách 

bằng phương pháp sắc ký lỏng – khí trên cột nhồi dài 42 cm. Sắc ký đồ cung cấp 

thời gian lưu của chúng lần lượt là 10,1 ; 11,0 ; 13,5 và chiều rộng pic lần lượt là 

0,75 ; 0,80 ; 1,05 phút. Hãy tính: 

1. Số đĩa lý thuyết đối với mỗi pic, giá trị trung bình,độ lệch chuẩn của n và 

chiều cao đĩa lý thuyết của cột. 

2. Độ phân giải giữa metyl xiclohexan và metyl xiclohexen,giữa metyl 

xiclohexen và toluen. Cho biết khí được sử dụng là không khí với t R(KK) = 

1,2 phút (không khí được xem là cấu tử không bị lưu giữ bởi cột). 

3. Hãy tính chiều dài cột để độ phân giải giữa các cấu tử đạt yêu cầu tối thiểu 

là 1,5. 




40 








Giải 

Ký hiệu A : metyl xiclohexan 




B: metyl xiclohexen 

C: toluen. 

1. Sử dụng phương trình : 

A: n = 2902 

B: n = 3025 

C: n =2645 

n tb = 2900 

L 420 

H = = = 0,015cm 

n 2900 

tb 

t 2 

n = 16( R 

) tính được số đĩa lý thuyết 

σ 

n = ⇒ = n H = = cm 

H 

2 

2 2 

σ . 2900.(0,015) 

2 

0,81( ) 

2. Độ phân giải giữa metyl xiclohexan và metyl xiclohexen,giữa metyl 

xiclohexen và toluen 

R 

R 

s, 

A−B 

s, 

B−C 

2∆tR 

= = 1,16 

w + w 

A 

2∆tR 

= = 2,70 

w + w 

A 

B 

B 

w 

3.Chiều dài cột để độ phân giải giữa các cấu tử đạt yêu cầu tối thiểu là 1,5. 

Vì R s,A-B = 2,70>1,5 nên chỉ cần tính chiều dài để độ phân giải giữa A-B đạt 

yêu cầu 1,5. 

Gọi n 1 ,n 2 là số đĩa lý thuyết của cột cũ và cột mới,ta có: 

Rs,1 n1 

1,16 2900 

= ⇔ = ⇒ n2 

= 4800 

R n 1,50 n 

s,2 2 2 

Chiều dài cột để độ phân giải tăng lên 1,5: 


L 2 = H.n 2 = 0,015. 4800 = 73 cm. 



41 











Bài 6: Một phép sắc ký khí sử dụng cột dài 36 m, chạy chất chuẩn ở 3 thí nghiệm 

với tốc độ pha động khác nhau cho các pic có thời gian lưu và độ rộng pic như sau: 

Thí nghiệm u (cm/s) t R (s) w (s) 

1 10 300 20 

2 20 250 16 

3 30 150 10 

Xác định vận tốc tối ưu, số đĩa lý thuyết cho cột vận hành ở vận tốc tối ưu đó 

Giải : 

Theo phương trình Van-Deemter, muốn xác định được vận tốc tối ưu, H min 

và số đĩa lý thuyết ta cần xác định các hệ số A, B, C. Muốn vậy ta xác định số đĩa 

lý thuyết và chiều cao đĩa lý thuyết cho từng thí nghiệm : 

Ta có : L=36 m = 3600 cm 

2 

⎛ 300 ⎞ 

3600 

TN 1: n 

1 

= 16⎜ 

⎟ = 3600 

H 

1 

= = 1,00( cm) 

⎝ 20 ⎠ 

3600 

2 

⎛ 250 ⎞ 

3600 

TN 2: n 

2 

= 16⎜ 

⎟ = 3906 

H 

2 

= = 0,92( cm) 

⎝ 16 ⎠ 

3906 

2 

⎛150 

⎞ 

3600 

TN 3: n 

3 

= 16⎜ 

⎟ = 3600 

H 

3 

= = 1,00( cm) 

⎝ 10 ⎠ 

3600 

Thay các số liệu vào phương trình trên ta có hệ phương trình sau: 

B 

1 ,00 = A + + 10C 

(1) 

10 

B 

0 ,92 = A + + 20C 

(2) 

20 

B 

1 ,00 = A + + 30C 

(3) 

30 

Giải hệ gồm 3 phương trình (1), (2) và (3) ta được: 

A= 0,36 (cm), B = 4,8 (cm 2 /s) và C = 0,016 (s) 

Vận tốc tối ưu, H min và số đĩa lý thuyết được tính là : 

B 4,8 

u toiuu 

= = = 17,32( cm / s) 

C 0,016 


H = A + 2 B. 

C = 0,36 + 2 4,8.0,016 = 0,914( cm) 

min 



L 

n = H 

= 

3600 = 

0,914 

3939 

42 











D. KẾT LUẬN 

Qua một thời gian tìm hiểu, tôi đã thu được một số kết quả như sau : 

- Tổng quan được tài liệu và đưa ra được những vấn đề chung nhất và cơ bản 

nhất trong lý thuyết của phương pháp sắc ký khí như: nguyên tắc của sắc ký khí, 

thiết bị kỹ thuật sắc ký khí, một số ứng dụng cơ bản của sắc ký khí, các điều kiện 

tối ưu nhằm giúp việc phân tích đạt hiệu quả cao nhất ... và trên cơ sở đó đã đưa ra 

kết luận về ưu nhược điểm của sắc ký khí. 

- Sưu tầm một số bài tập có lời giải về sắc ký. 

Từ những gì tôi tìm hiểu được, một lần nữa đã giúp tôi khẳng định rằng sắc ký khí 

thật sự là một phương tiện đầu tay cho các nhà khoa học. 

Mặc dù đã cố gắng nhiều nhưng do thời gian và trình độ có hạn nên bài tiểu 

luận của tôi không tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy tôi rất mong nhận được sự góp ý 

của thầy cũng như các bạn để kiến thức của tôi được hoàn chỉnh hơn. 




43 








MỤC LỤC 




A. MỞ ĐẦU 1 

B. NỘI DUNG 2 

1. Nguyên tắc và một số yêu cầu của phương pháp sắc ký khí 2 

1.1. Nguyên tắc 2 

1.2. Một số yêu cầu của phương pháp phân tích sắc khí 2 

1.3. Sơ đồ máy và quá trình phân tích 2 

1.3.1. Sơ đồ thiết bị sắc ký khí 3 

1.3.2. Các bước tiến hành của phép phân tích sắc ký khí 4 

2. Cột tách sắc ký khí 4 

2.1. Các loại cột tách 5 

2.1.1 . Cột nhồi 5 

2.1.2.Cột mao quản 7 

2.2. Cách nhồi pha tĩnh cột tách 8 

2.3. Các loại pha tĩnh lỏng 10 

3. Các loại khí mang (pha động) được sử dụng trong sắc ký khí. 11 

3.1. Yêu cầu đối với khí mang 11 

3.2. Đặc điểm của một số khí mang thường được sử dụng 12 

4. Detetor 13 

4.1. Detetor độ dẫn nhiệt (TCD – thermal conductivity detetor) 13 

4.2. Detetor ion hóa ngọn lửa (FID – Flame ionzation Detetor) 14 

4.3. Detetor cộng kết điện tử (EDC – electron capture detetor) 14 

Trang 




4.4. Detetor khối phổ (MSD – mass spectroscopy detetor) 15 

44 








4.5. Detector phát xạ nguyên tử (Atomic emission detector: AED) 16 

4.6. Detector quang hóa (chemiluminescence detector) 17 




4.7. Detector quang kế ngọn lửa (Flame – photometric detector: FPD) 17 

4.8. Detector nitrogen – phosphor (Nitrogen – phosphorus detector: NPD) 18 

4.9. detector quang hóa ion (Photoionization detector:PID) 18 

5. Lựa chọn các điều kiện cho phép sắt ký khí 20 

5.1. Chọn cột tách 20 

5.1.1. Chọn kiểu cột tách 20 

5.1.2. Chọn kích thước cột tách 20 

5.1.3. Điều khiển nhiệt độ cột tách 21 

5.2. Chọn pha tĩnh 23 

5.3. Chọn và phối hợp detector 23 

5.4 Chọn khí mang 24 

6. Cơ sở lý thuyết của sắc ký khí mao quản 24 

7. Ph©n tÝch b»ng ph−¬ng ph¸p s¾c ký khÝ 25 

7.1. Phân tích định tính: 25 

7.2. Phân tích định lượng 26 

8. Sắc ký khí ghép khối phổ và một số ứng dụng (GC/MS) 31 

8.1. Sắc ký khí ghép khối phổ 31 

8.2. Một số thành công trong phân tích lượng vết 35 

C. BÀI TẬP 37 

D. KẾT LUẬN 43 




45 








TÀI LIỆU THAM KHẢO 




1. Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xuân Trung 

(2007), Hóa học phân tích, Tập 2: Các phương pháp phân tích công cụ, Nhà 

xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. 

2. Phạm Hùng Việt (2005), Sắc ký khí Cơ sở lý thuyết và khả năng ứng dụng, 

Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội. 

3. Trần Văn Sung (2005), Các phương pháp phân tích vật lý trong hóa học, Nhà 

xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội. 

4. Đào Hữu Vinh, Nguyễn Xuân Dũng, Trần Thị Mỹ Linh, Phạm Hùng Việt 

(1985), Các phương pháp sắc ký, NXB Khoa học và kỹ thuật. 

5. TS. Nguyễn Văn Tứ, Bài giảng chuyên đề hóa phân tích hiện đại, Khoa Hóa 

trường ĐHSP Huế 




46 






PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ (AAS) 






I. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG CỦA PHÉP ĐO AAS 

1.Sự xuất hiện phổ hấp thụ nguyên tử 

Như chúng ta đã biết,vật chất được cấu tạo bởi các nguyên tử và nguyên tử là 

phần tử cơ bản nhỏ nhất còn giử được tính chất của nguyên tố hoá học. Nguyên tử 

lại bao gồm hạt nhân nguyên tử ở giữa và chiếm một thể tích rất nhỏ và các điện tử 

(electron) chuyển động xung quanh hạt nhân trong phần không gian lớn của nguyên 

tử.Trong điều kiện bình thường nguyên tử không thu cũng không phát năng lượng 

dưới dạng các bứt xạ.Lúc này nguyên tử ở trạng thái cơ bản. Đó là trạng thái bền 

vững và nghèo năng lượng nhất của nguyên tử.Nhưng khi nguyên tử ở trạng thái hơi 

tự do,nếu ta chiếu một chùm tia sáng có những bước sóng (tần số) xác định vào đám 

hơi nguyên tử đó,thì các nguyên tử tự do đó sẽ hấp thụ các bức xạ có bước sóng 

nhất định đúng với những tia bức xạ mà nó có thể phát ra được trong quá trình phát 

xạ của nó.Lúc này nguyên tử đã nhận năng lượng của các tia bức xạ chiếu vào nó 

và nó chuyển lên trạng thái kích thích có năng lượng cao hơn trạng thái cơ bản. Đó 

là tính chất đặc trưng của nguyên tử ở trạng thái hơi.Quá trình đó dược gọi là quá 

trình hấp thụ năng lượng của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi và tạo ra phổ nguyên 

tử của nguyên tố đó.Phổ sinh ra trong quá trình náy được gọi là phổ hấp thụ nguyên 

tử. 

Nếu gọi năng lượng của tia sáng đã bị hấp thụ là ∆E 

thì chúng ta có: 

∆ E = (E m –E 0 ) = hν (1) 

h. 

c 

hay là ∆ E = (2) 

λ 

Trong đó E 0 và E m là năng lượng của nguyên tử ở trạng thái cơ bản và trạng thái 

kích thích ; h là hằng số Plank;c là tốc độ của ánh sáng trong chân không ; λ là độ 

dài sóng của vạch phổ hấp thụ. 

Như vậy, Ứng với mỗi giá trị năng lượng ∆E 

I mà nguyên tử đã hấp thụ ta sẽ có 

một vạch phổ hấp thụ với độ dài sóng λ 

i 

đặc trưng cho quá trình đó, nghĩa là phổ 

hấp thụ của nguyên tử cũng là phổ vạch. 

Nhưng nguyên tử không hấp thụ tất cả các bức xạ mà nó có thể phát ra được 

trong quá trình phát xạ.Quá trình hấp thụ chỉ xảy ra đối với các vạch phổ nhạy,các 

vạch phổ đặc trưng và các vạch cuối cùng của nguyên tố.Cho nên đối với các vạch 

phổ đó quá trình hấp thụ và phát xạ là hai quá trình ngược nhau.(Hình 1).Theo 

phương trình (1),nếu giá trị năng lưọng ∆E 

là dương ta có quá trình pháp xạ;ngược 

lại khi giá trị ∆E 

là âm ta có quá trình hấp thụ.Chính vì thế,tuỳ theo từng điều kiện 

cụ thể của nguồn năng lượng dùng để nguyên tử hoá mẫu và kích thích nguyên tử 

mà quá trình nào xảy ra là chính,nghĩa là ta kích thích nguyên tử: 

+Bằng năng lượng E m ta có phổ phát xạ nguyên tử. 

+Bằng chùm tia đơn sắc ta có phổ hấp thụ nguyên tử. 

Trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử đám hơi nguyên tử của mẫu trong ngọn 

lửa hay trong cuvet graphit là môi trường hấp thụ bức xạ (hấp thụ năng lượng của tia 

bức xạ).Phần tử hấp thụ năng lượng của tia bức xạ hν là các nguyên t ử tự do,trong 

đám hơi đó.Do đó muốn có phổ hấp thụ nguyên tử,trước phải tạo ra được đám hơi 

nguyên tử tự do,và sau đó chiếu vào nó một chùm tia sáng có những bước sóng nhất 





45 







định đúng với các tia phát xạ nhạy của nguyên tố cần nguyên cứu.Khi đó các 

nguyên tử tự do sẽ hấp thụ năng lượng của chùm tia đó và tạo ra phổ hấp thụ nguyên 

tử của nó. 




+ h ν 

(p h o to n ) 

H a p th u P h a t x a H u y n h q u a n g 

Hình 1: Quá trình phát xạ và hấp thụ của một nguyên tử 

E o : Mức năng lượng ở trạng thái cơ bản 

E m : Mức năng lượng ở trạng thái kích thích 

∆ E : Năng lượng nhận vào (kích thích) 

+ hv: Photon kích thích 

- hv : Photon phát xạ 

2.Cường độ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử 

Nghiên cứu sự phụ thuộc của cường độ một vạch phổ hấp thụ của một 

nguyên tố vào nồng độ C của nguyên tố đó trong mẫu phân tích, lí thuyết và thực 

nghiệm cho thấy rằng, trong một vùng nồng độ C nhỏ của chất phân tích, mối quan 

hệ giữa cường độ vạch phổ hấp thụ và nồng độ N của nguyên tố đó trong đám hơi 

cũng tuân theo định luật Lambe Bear, nghĩa là nếu chiếu một chùm sáng cường độ 

ban đầu là I 0 qua đám hơi nguyên tử tự do của nguyên tố phân tích nồng độ là N và 

bề dầy là L cm, thì chúng ta có: 

−(K v 

.N.L) 

I = I 0.e 

(3) 

trong đó K v là hệ số hấp thụ tại tâm của vạch phổ tần số v và K v là đặc trưng 

riêng cho từng vạch phổ hấp thụ của mỗi nguyên tố của nó được tính theo công thức: 

2 

A (v−v 0 

) 

− 

2RT 2 

(v) 

K 

V 0.e 

+ E 

(n h ie t) 

-h ν 

(p h o to n ) 

+ h ν 1 

(p h o to n ) 

E m 

E 0 

-h ν 2 

(p h o to n ) 

K = (4) 

K 0 là hệ số hấp thụ tại tâm của vạch phổ với tần số v 0 

A là nguyên tử lượng của nguyên tố hấp thụ bức xạ. 

R là hằng số khí 

T là nhiệt độ của môi trường hấp thụ ( 0 K). 

Nếu gọi A λ là cường độ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử, từ công thức (3) 

chúng ta có: 

I0 

A = log 2,303K .N.L 

λ v 

I 

= 

Hay là: A = 2,303.K .N.L 

(5) 

λ v 

Ở đây A chính là độ tắt nguyên tử của chùm tia sáng cường độ I 0 sau khi qua 

môi trường hấp thụ. A phụ thuộc vào nồng độ nguyên tử N trong môi trường hấp thụ 

và phụ thuộc cả vào bệ dầy L của lớp hấp thụ (bề dầy chùm sáng đi qua). Nhưng 





46 








trong máy đo độ hấp thụ nguyên tử, thì chiều dài của đèn nguyên tử hóa hay cuvet 

graphit là không đổi, nghĩa là L không đổi, nên giá trị A chỉ còn phụ thuộc vào số 

nguyên tử N có trong môi trường hấp thụ. Như vậy cường độ của vạch phổ hấp thụ 

sẽ là: 

A λ = k.N (6) 

với k = 2,303.K v. L 

trong đó K là hệ số thực nghiệm, nó phụ thuộc vào các yếu tố: 

- Hệ số hấp thụ nguyên tử K v của vạch phổ hấp thụ, 

- Nhiệt độ của môi trường hấp thụ, và 

- Bề dày của môi trường hấp thụ L. 

Song công thức (6) chưa cho ta biết mối quan hệ giữa cường độ vạch phổ và 

nồng độ C của nguyên tố phân tích trong mẫu.Tức là qua hệ giữa N và C. Đây chính 

là quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu phân tích. Nghiên cứu quá trình này, lí 

thuyết và thực nghiệm chỉ ra rằng, mối quan hệ giữa nồng độ N và nồng độ c trong 

mẫu phân tích được tính theo biểu thức sau: 

F.W.s.n 

21 R 0 b 

N = 3.10 x C 

(7) 

Q.T.n 

T 

Đây là công thức tổng quát tính giá trị N trong ngọn lửa nguyên tử hóa mẫu 

theo Winefordner và Vicker. Trong đó: 

- F là tóc độ dẫn mẫu vào hệ thống nguyên tử hóa (mL/phút), 

- W là hiệu suất aerosol hóa mẫu, 

- s là hiệu suất nguyên tử hóa, 

- n là số phân tử khí ở nhiệt độ ban đầu (ambient), T 0 ( 0 K) 

R 0 



- n T là số phân tử khí ở nhiệt độ T ( 0 K) của ngọn lửa nguyên tử hóa, 

- Q là tốc độ của dòng khí mang mẫu vào buồng aerosol hóa (lít/phút), 

- C là nồng độ của nguyên tố phân tích có trong dung dịch mẫu. 

Phương trình cho ta biết mối quan hệ giữa A và N, phương trình (7) cho biết 

mối liên hệ giữa N và C. Mối quan hệ này rất phức tạp, nó phụ thuộc vào tất cả các 

điều kiện nguyên tử hóa mẫu, phụ thuộc vào thành phần vật lí, hóa học, trạng thái 

tồn tại của nguyên tố ở trong mẫu. Nhưng nhiều kết quả thực nghiệm chỉ ra rằng, 

trong một giới hạn nhất định của nồng độ C, thì mối quan hệ giữa N và C có thể 

được biểu thị theo công thức: 

N = K a. C b (8) 

trong đó K a là hằng số thực nhiệm, phụ thuộc vào tất cả các điều kiện hóa hơi 

và nguyên tử hóa mẫu, còn b được gọi là hằng số bản chất, phụ thuộc vào từng vạch 

phổ của từng nguyên tố, b có giá trị bằng 1 và nhỏ hơn 1, tức là 0 

1 khi nồng độ C nhỏ và ứng với mỗi vạch phổ của mỗi nguyên tố phân tích, ta luôn 

luôn tìm được một giá trị C = C 0 để b 

bắt đầu nhỏ hơn 1, nghĩa là ứng với: 

+ Vùng nồng độ C x < C 0 , thì luôn 

luôn có b = 1, nghĩa là mối quan hệ giữa 

cường độ vạch phổ và nồng độ C x , của 

chất phân tích là tuyến tính có dạng của 

phương trình y = ax. 





47 










+ Vùng nồng độ C x > C 0 thì b luôn nhỏ hơn 1, tức là b tiến về 0, tất nhiên là 

không bằng 0, tất nhiên là không bằng 0. Như vậy trong vùng này mối quan hệ giữa 

cường độ vạch phổ và nồng độ C x của chất phân tích là không tuyến tính. 

Nên C 0 được gọi là giới hạn trên của vùng tuyến tính. 

Đến đây kết hợp phương trình (6) và (8) chúng ta có: 

A λ = a.C b (9) 

trong đó a = K.K a và được gọi là hằng số thực nghiệm, phụ thuộc vào tất cả các điều 

kiện thực nghiệm để hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu, như đã trìn bày ở trên. Chính đo 

thực tế này mà trong một phép đo định lượng xác định một nguyên tố phải giữ cho 

các điều kiện hóa hơi, nguyên tử hóa mẫu ổn định và không đổi. Phương trình (9) 

được gọi là phương trình cơ sở của phép đo định lượng các nguyên tố theo phổ hấp 

thụ nguyên tử của nó. Đường biểu diễn của phương trình này có 2 đoạn, một đoạn 

thẳng (trong đoạn này b = 1, và quan hệ giữa A λ và C là tuyến tính) và một đoạn 

cong, trong đoạn này b < 1 (hình7.2). 

3. Cấu trúc của vạch phổ hấp thụ nguyên tử: 

Các vạch phổ hấp thụ nguyên tử cũng có cấu trúc nhất định như các vạch phổ 

phát xạ tương ứng với nó. Nhưng vạch phổ hấp thụ thường không đơn sắc như vạch 

phổ phát xạ. Điều đó có nghĩa là độ rộng của vạch phổ hấp thụ thường lớn hơn độ 

rộng của vạch phổ phát xạ tương ứng. 

Độ rộng của vạch phổ 

hấp thụ được xác định bởi 

nhiều yếu tố và nó là tổng của 

nhiều độ rộng riêng phần của 

các yếu tố khác nhau, một 

cách tổng quát, độ rộng toàn 

phần của vách phổ háp thụ 

bao gồm các độ rộng: 

- Độ rộng tự nhiên, H n . 

- Độ rộng kép, H d . 

- Độ rộng Lorenz, H L 

- Độ rộng của cấu trúc 

tinh vi, H c 

Tức là: 

H t = (H n + H d + H L + H c ) 

(10) 

- Độ rộng tự nhiên, H n . Trong bốn yếu tố trên, độ rộng tự nhiên H n được quyết 

định bởi hiệu số của bước chuyển giữa hai mức năng lượng của nguyên tử ở trạng 

thái cơ bản và trạng thái kích thích. Độ rộng này phụ thuộc vào thời gian lưu của 

nguyên tử ở trạng thái kích thích, và được tính theo công thức: 

l 

H n = 

2πt 

m 

(11) 

Trong đó t m là thời gian của nguyên tử ở trạng thái kích thích m 

Đa số các trường hợp độ rộng tự nhiên của vạch phổ hấp thụ không vượt quá 1.10 -3 

cm -1 





48 










* Độ rộng kép H d : Độ rộng này được quyết định bởi sự chuyển động nhiệt 

của nguyên tử tự do trong môi trường hấp thụ theo hướng cùng chiều hay ngược 

chiều với chuyển động của phôton trong môi trường đó. Vì thế nó phụ thuộc nhiều 

vào nhiệt độ của môi trường hấp thụ. Một cách gần đúng độ rộng kép được tính theo 

công thức: 

T 

H d 

= 1,76.10 −5 

ν 

0 

(12) 

M 

Trong đó: T là nhiệt độ của môi trường hấp thụ (K), M là nguyên tử lượng của 

nguyên tố hấp thụ bức xạ và √ o là tần số trung tâm của vạch phổ hấp thụ. 

Độ rộng này của hầu hết các vạch phổ hấp thụ nguyên tử thường nằm trong 

khoảng từ n.10 -3 cm -1 đến n.10 -1 cm -1 

* Độ rộng Lorenz H L : Độ rộng này được quyết định bởi sự tương tác của các 

phần tử khí có trong môi trường hấp thụ với sự chuyển mức năng lượng của nguyên 

tử hấp thụ bức xạ ở trong môi trường hấp thụ đó. 

Độ rộng Lorenz được tính theo công thức: 

H L 

= 12,04.10 23 2 2 1 1 

.P. σ ( + ) 

π RT A M (13) 

Trong đó P là áp lực khí và M là phân tử lượng của khí đó trong môi trường hấp 

thụ 

* Độ rộng của cấu trúc tinh vi H c : Khi đám hơi nguyên tử hấp thụ năng lượng 

được đặt trong một từ trường hay trong một điện trường thì yếu tố này thể hiện rõ. 

Công thức trên là công thức tổng quát đầy đủ cho độ rộng của vạch phổ hấp thụ 

nguyên tử. Nhưng trong thực tế của phép đo phổ hấp thụ nguyên tử khi không có tác 

dụng của từ trường ngoài và với các máy quang phổ có độ tán sắc nhỏ hơn 2 A o / 

mm, thì lí thuyết và thực nghiệm chỉ ra rằng: độ rộng chung của một vạch hấp thụ 

chỉ do ba thành phần đầu (chiếm 95%) của biểu thức quyết định, nghĩa là: 

H t = H n + H d + H L (14) 

Điều này hoàn toàn đúng đối với các vạch phổ cộng hưởng trong điều kiện 

môi trường hấp thụ có nhiệt độ từ 1600-3500 o C và áp suất 1atm. 

4.Nguyên tắc của phép đo AAS: 

Nguyên tắc phân tích dựa trên cơ sở đo phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên 

tố được gọi là phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (phép đo AAS),Cơ sở lí thuyết của 

phép đo này là sự hấp thụ năng lượng (bức xạ đơn sắc) của nguyên tử tự do ở trong 

trạng thái hơi (khí) khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi của nguyên tố ấy trong 

môi trường hấp thụ.Vì thế muốn thực hiện được phép đo phổ háp thụ nguyên tử của 

một nguyên tố cần phải thực hiện các quá trình sau: 

a. Chọn các điều kiện và một loại trang bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ 

trạng thái ban đầu (rắn hoặc dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên 

tử tự do.Đó là quá trình hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu. 

b. Chiếu chùm tia sáng bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám 

hơi nguyên tử vừu điều chế được.Các nguyên tử của nguyên tố cần xác định 

trong đám hơi đó sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ 

của nó 





49 










c. Nhờ một hệ thống máy quang phổ người ta thu toàn bộ chùm sáng,phân li và 

chọn một vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần nghiên cứu để đo cường độ 

của nó.Cường độ đó chính là tín hiệu hấp thụ của vạch phổ hấp thụ nguyên 

tử.Trong một giới hạn nhất định của nồng độ C giá trị cường độ này phụ 

thuộc tuyến tính vào nồng độ C của nguyên tố ở trong mẫu phân tích theo 

phương trình (9) 

Ba quá trình trên chính là nguyên tắc của phép đo phổ hấp thụ nguyên tử. 

5.Những ưu và nhược điểm của phép đo AAS: 

Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử có độ nhạy và độ chọn lọc tương đối cao.Gần 60 

nguyên tố có thể được xác định bằng phương pháp này với độ nhạy từ 1.10 -4 đến 

1.10 -5 %.Đặc biệt,nếu sử dụng kĩ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa thì có thể đạt 

đến độ nhạy n.10 -7 %.Chính vì có độ nhạy cao nên phương pháp này được dùng rộng 

rãi trong nhiều kĩnhvực để xác định lượng vết của các kim loại. Đặc biệt là trong 

phân tích các nguyên tố vi lượng trong các đối tượng mẫu y học,sinh học,nông 

nghiệp,kiểm tra các hoá chất có độ tinh khiết cao. 

Do có độ nhạy cao nên khi phân tích tốn ít mẫu,tốn ít thồi gian,không cần dùng 

hoá chất có độ tinh khiết cao. 

Các động tác thực hiện nhẹ nhàng.Kết quả phân tích ghi lại trên băng giấy hoặc 

giản đồ để giử lại để phân tích. 

Bên cạnh những ưu điểm,Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử cũng có một số hạn chế 

và nhược điểm nhất định .Đó là: 

Muốn thực hiện phép đo này cần phải có hệ thống máy AAS tương đối đắt tiền. 

Các dụng cụ,hoá chất dùng trong phép đo phải có độ tinh khiết cao vì vậy môi 

trường phòng thí nghiệm phải không có bụi. 

Phương pháp phân tích này chỉ cho ta biết thành phần nguyên tố của chất trong 

mẫu phân tích mà không chỉ ra ở trạng thái liên kết của nguyên tố ở trong mẫu.Vì 

thế nó chỉ là phương pháp phân tích thành phần hoá học của nguyên tố mà thôi. 

6.Đối tượng và phạm vi ứng dụng của AAS: 

Đối tượng chính của phương pháp phân tích theo phổ hấp thụ nguyên tử là phân 

tích lượng nhỏ (lượng vết) các kim loại trong các loại mẫu khác nhau của các chất 

vô cơ và hữu cơ.Với các trang bị và kĩ thuật hiện nay,người ta có thể định lượng 

được hầu hết các kim loại (khoảng 65 nguyên tố) và một số á kim đến giới hạn nồng 

độ cỡ ppm (micrôgam) bằng kĩ thuật F-AAS và đến nồng độ ppb (nanogam) bằng kĩ 

thuật ETA-AAS với sai số không lớn hơn 15%. 

Trong khoảng 10 năm trở lại đây,phương pháp nay được sử dụng để xác định các 

kim loại trong các mẫu quặng,đất ,đá,nước khoáng,các mẫu của y học,sinh học,các 

sản phẩm nông nghiệp,rau quả ,thực phẩm,nứơc uống,các nguyên tố vi lượng trong 

phân bón,gia súc..v.v..ở nhiều nước trên thế giới,nhất là các nước phát triển. 

II.Hệ thống đơn sắc và máy quang phổ hấp thụ nguyên tử: 

Hệ thống đơn sắc chính là hệ thống để thu,phân li,chọn và phát hiện vạch phổ 

hấp thụ cần phải đo. Trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử hệ thống đơn sắc này là 

một máy quang phổ có độ phân giải tương đối cáôc thể là hệ máy một chùm tia hay 

hệ máy 2 chùm tia. Cấu tạo của nó gồm 3 phần chính: 

-Hệ chuẩn trực,để chuẩn trực chùm tia sáng vào: 

-Hệ thống tán sắc (phân li) để phân li chùm sáng đa sắc thành đơn sắc; 





50 





-Hệ buồng tối(buồng ảnh) hội tụ,để hội tụ các tia cùng bước sóng lại. 






Hình 4:Sơ đồ cấu tạo máy đo phổ hấp thụ nguyên tử 

1. Nguồn phát tia bức xạ đơn sắc 

2. Hệ thống nguyên tử hoá mẫu 

3. Hệ thống phân li quang học và ghi nhận tín hiệu 

4. Bộ phân khuyếch đại và chỉ thị kết quả đo 

5. Máy tính điều khiển 

III. Các kĩ thuật nguyên tử hoá mẩu : 

3.1 Mục đích và nhiệm vụ 

Nguyên tử hoá mẫu phân tích là một công việc hết sức quan trọng của phép đo 

phổ hấp thụ nguyên tử, bởi vì chỉ có các nguyên tử tự do ở trạng thái hơi mới cho 

phổ hấp thụ nguyên tử, nghĩa là số nguyên tử tự do trong trạng thái hơi là yếu tố 

quyết định cường độ vạch phổ hấp thụ và quá trình nguyên tử hoá mẫu thực hiện tốt 

hay không tốt đều có ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả phân tích một nguyên tố.Mục 

đích của quá trình này là tạo ra được đám hơi các nguyên tử tự do từ mẫu phân tích 

với hiệu suất cao và ổn định để phép đo đạt kết quả chính xác và có độ lặp lại 

cao.Đáp ứng mục đích đó ngày nay người thường dùng hai kĩ thuật đó là kĩ thuật 

hoá mẫu trong ngọn lửa đèn khí (F-AAS) và kĩ thuật hoá mẫu không ngọn lửa( ETA 

-AAS) 

3.2 Kĩ thuật nguyên tử hoá mẩu bằng ngọn lửa: 

Theo kĩ thuật này người ta dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hoá 

hơi và nguyên tử hoá mẫu phân tích. Vì thế mọi quá trình xảy ra phụ thuộc vào các 

đặc trưng và tính chất của ngọn lửa đèn khí, nhưng chủ yếu là nhiệt độ của ngọn 

lửa.Đó là yếu tố quyết định hiệu suất nguyên tử hoá mẫu phân tích, và mọi yếu tố 

ảnh hưởng đến nhiệt độ của ngọn lửa đèn khí đều ảnh hưởng đến kết quả của 

phương pháp phân tích. 

Nguyên tử hoá mẫu bằng đèn khí, trước hết ta chuẩn bị mẫu ở trạng thái dung 

dịch. Sau đó dẫn dung dịch mẫu vào ngọn đèn khí để nguyên tử hoá mẫu. Quá trình 

nguyên tử hoá mẫu trong ngọn lửa xảy ra theo hai bước kế tiếp nhau. 

Bước 1: Phun dung dịch mẫu thành thể các hạt nhỏ sương mù cùng với khí mang và 

khí cháy, đó là các sol khí (aerosol), quá trình này gọi là aerosol hoá.Tốc độ dẫn 

dung dịch, dẫn khí và kĩ thuật của quá trình này ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả 

phân tích. 

Bước 2: Dẫn hỗn hợp aerosol vào đèn đốt để nguyên tử hoá. Khí mang là một trong 

hai khí để đốt, thường là không khí, oxi hay N 2 O.Tác dụng nhiệt của ngọn lửa trước 





51 










hết làm bay hơi dung môi dùng để hoà tan mẫu và các chất hữu cơ (nếu có). Lúc đó 

mẫu còn lại là các hạt rắn rất nhỏ trong ngọn lửa. Tiếp đó là quá trình hoá hơi và 

nguyên tử hoá các hạt mẫu khô đó. Quá trình này xảy ra theo hai cơ chế chính sau: 

Nếu năng lượng (nhiệt độ) hoá hơi (E hh ) của các hợp phần có trong mẫu nhỏ hơn 

năng lượng nguyên tử hoá (E n ) của nó thì xảy ra theo cơ chế 1 

Cơ chế 1: Me x R y (r) → Me x R y (k) → xMe (k) + yR(k) 

Me (k) + h√→ phổ AAS 

Nói chung các muối halogen (trừ F), muối axetat, một số muối nitrat, một số 

muối sun phát của kim loại thường xảy ra theo cơ chế này. Cơ chế này cho phép đo 

AAS có độ nhạy cao và ổn định. 

Ngược lại (E hh >E n ) thì sẽ xảy ra theo cơ chế 2 

Cơ chế 2 : Me x R y (r) → xMe (r) + yR(k)→ x Me (k) 

Me (k) + h√ → phổ AAS 

Các loại hợp chất muối của kim loại với sunphat, photphat, silicat,flo 

thường theo cơ chế 2. Cơ chế này không ổn định nên phép đo AAS kém ổn định.Vì 

thế người ta thường thêm vào mẫu các muối halogen hay axetat của kim loại kiềm 

làm nền để hướng các quá trình xảy ra theo cơ chế 1 ưu việt và có lợi hơn. 

3.3. Kĩ thuật nguyên tử hoá mẩu không ngọn lửa: 

Ra đời sau kĩ thuật nguyên tử hoá trong ngọn lửa, nhưng kĩ thuật này được phát 

triển rất nhanh và hiện nay đang được ứng dụng rất phổ biến vì kĩ thuật này cung 

cấp cho phép đo AAS có độ nhạy rất cao mức ng – ppb, có khi gấp hàng trăm đến 

hàng nghìn lần phép đo trong ngọn lửa. Do đó khi phân tích lượng vết các kim loại 

trong nhiều trường hợp không cần thiết phải làm giàu các nguyên tố cần phân tích. 

Đặc biệt là khi xác định các nguyên tố vi lượng trong các loại mẫu của y học, sinh 

học, dược phẩm, thực phẩm, nước giải khát… 

Tuy có độ nhạy cao nhưng trong một số trường hợp độ ổn định của phép đo 

không ngọn lửa kém phép đo trong ngọn lửa do ảnh hưởng của phổ nền,Để khắc 

phục vấn đề trên người ta lắp thêm hệ thống bổ chính nền vào máy đo phổ hấp thụ. 

Đặc điểm nữa của phép đo không ngọn lửa là cần lượng mẫu tương đối nhỏ từ 20- 

50 µ L 

Về nguyên tắc là quá trình nguyên tử hoá tức khắc trong thời gian rất ngắn nhờ 

năng lượng của dòng điện công suất lớn 200 ÷ 500A và trong môi trường khí trơ. 

Quá trình nguyên tử hoá xảy ra theo ba giai đoạn kế tiếp nhau: sấy khô, tro 

hoá luyện mẫu, nguyên tử hoá để đo phổ hấp thụ và cuối cùng là làm sạch cuvet. 

Nhiệt độ trong cuvet graphit là yếu tố chính quyết định mọi sự diễn biến của quá 

trình hoá mẫu. 

+ Sấy khô mẫu: giai đoạn này rất cần thiết nhằm đảm bảo cho dung môi hoà 

tan mẫu bay hơi nhẹ nhàng và hoàn toàn, nhưng không làm mất mẫu do bị bắn, 

nhiệt độ sấy : 80-150 o C, thời gian sấy 20-30 giây 

+ Tro hoá luyện mẫu: mục đích chính là để đốt cháy (tro hoá) các hợp chất hữu 

cơ và mùn có trong mẫu sau khi đã sấy khô, đồng thời cũng là để nung luyện mẫu ở 

một nhiệt độ thuận lợi cho giai đoạn nguyên tử hoá tiếp theo đạt hiệu suất cao và ổn 

định. Nhiệt độ tro hoá: 400-1500 o C, thời gian 20-30 giây 





52 








+ Nguyên tử hoá: giai đoạn này được thực hiện sau giai đoạn sấy và tro hoá song 

lại bị ảnh hưởng bởi hai giai đoạn trên, thời gian thực hiện giai đoạn này ngắn, 

thường vào khoảng 3 ÷ 6 giây, tốc độ tăng nhiệt rất lớn. 

Nhiệt độ sấy, tro hoá và nguyên tử hoá của mỗi nguyên tố rất khác nhau. Mỗi 

nguyên tố cần một nhiệt độ sấy, tro hoá và nguyên tử hoá giới hạn của nó. 

IV.Các yếu tố ảnh hưởng: 

Trong một phép đo cụ thể các yếu tố ảnh hưởng cần phải xem xét là: 

- Các ảnh hưởng về phổ 

- Các ảnh hưởng về vật lí 

- Các ảnh hưởng hóa học của các cation và anion có trong mẫu 

- Ảnh hưởng của thành phần nền của mẫu 

Tất nhiên các yếu tố này cũng chỉ có trong một số trường hợp nhất định và 

nhiều trường hợp là không có. Nhưng cũng cần phải biết chính xác để khi nó xuất 

hiện thì tìm biện pháp loại trừ cho phù hợp. 

4.1-Các ảnh hưởng về phổ. 

a. Sự hấp thụ nền: 

Yếu tố này có khi xuất hiện có khi không. Điều này phụ thuộc vào vạch phổ được 

chọn để đo nằm trong vùng phổ nào. 

Nói chung,trong vùng khả kiến thì yếu tố này thể hiện rõ ràng. Còn trong vùng 

tử ngoại thì ảnh hưởng này ít xuất hiện,vì phổ nền trong vùng tử ngoại yếu. Hơn 

nữa,sự hấp thụ nền còn phụ thuộc nhiều vào thành phần nền của mẫu phân tích ,đặc 

biệt là matrix của mẫu,nghĩa là nguyên tố cơ sở của mẫu. 

Do đó trong mỗi trường hợp cụ thể phải xem xét để tìm biện pháp loại trừ.Để loại 

trừ phổ nền ,ngày nay người ta lắp thêm vào máy quang phổ hấp thụ nguyên tử hệ 

thốngbổ chính nền .Trong hệ thống này người ta dùng đèn hydro nặng (D 2 -lamp) để 

bổ chính nền trong vùng tử ngoại và dùng đèn w cho vùng khả kiến. 

Hơn nữa, ngày nay người ta dùng cả hiệu ứng zeeman để bỏ chính nền .Kĩ thuật 

này không những bỏ được chính nền có hiệu quả cao hơn ,nhát là trong các mẫu 

nồng độ muối nền lớn .mà còn tăng được độ nhạy của phép đo lên nhiều lần, vì hiệu 

ứng zeeman có tác dụng làm tăng cường độ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử của các 

nguyên tố. 

b.Sự chen lấn của vạch phổ: 

Yếu tố này thường thấy khi các nguyên tố thứ ba ổ trong mẫu phân tích có nồng 

độ lớn và thường là nguyên tố cơ sở trong mẫu.Tuy nguyên tố này có trong vạch 

phổ không nhạy nhưng do nồng độ lớn nên các vạch này vẫn xuất hiện với độ rộng 

lớn,nếu nó lại nằm cạnh các vạch phân tích thì các vạch phổ này sẽ chen lấn các 

vạch phân tích làm cho việc đo cường độ vạch phân tích rất khó khăn và thiếu chính 

xác,nhất là với máy có độ phân giảu không cao. Vì vậy trong phân tích cụ thể cần 

phải nghiên cứu và chọn những vạch phân tích phù hợp để loại trừ sự chen lấn của 

các vạch phổ của nguyên tố khác 

Bảng 1: Sự chen lấn và trùng vạch của các nguyên tố 

Nguyên tố và vạch phân 

tích(nm) 

Nguyên tố có vạch chen lấn 


Vạch chen lấn 

Al-308,215 V-308,211 800 



Nồng độ xuất hiện sự 

chen lấn (ppm) 




53 










Cu-324,754 Eu-324,753 254 

Fe- 271,903 Pt-271,904 054 

Ga-403,307 Ga-403,298 025 

Zn-213,85 Fe- 213,850 200 

c.Sự hấp thụ của các hạt rắn 

Trong môi trường hấp thụ ,đặc biệt là trong ngọn lửa đèn khí,nhiều khi còn có 

chứa cả chất rắn nhỏ liti của vật chất mẫu chưa bị hoá hơi hay các hạt muội cacbon 

của nhiên liệu chưa được đốt cháy hoàn toàn.Các hạt này hoặc hấp thụ hoặc chắn 

đường đi của chùm sáng từ đèn HCL chiếu vào môi trường hấp thụ .Yếu tố này 

được gọi là sự hấp thụ giả,do đó cũng gây ra những sai sót cho kết qủa đo cường độ 

vạch phổ thực. Yếu tố này thể hiện rất rõ khi chọn không đúng chiều cao của ngọn 

lửa đèn nguyên tử hoá mẫu và khi hỗn hợp khí cháy không được đốt cháy hết . 

4.2.Các yếu tố vật lí: 

a.Độ nhớt và sức căng bề mặt của dung dịch mẫu: 

Trong phép đo AAS,với kĩ thuật nguyên tử hoá nẫu trong ngọn lửa,yếu tố này 

ảnh hưởng nhiều đến tốc độ dẫn mẫu vào buồng aerosol hoá và hiệu suất aerosol 

hoá của mẫu và từ đó mà ảnh hưởng đến kết quả phân tích.Nói chung tốc độ dẫn 

mẫu tỷ lệ nghịch với độ nhớt của dung dịch mẫu .Chính sự khác nhau về nồng độ 

axit,loại axit,nồng độ chất nền của mẫu ,thành phần của các chất có trong dung dịch 

mẫu là nguyên nhân gây ra sự khác nhau về độ nhớt của dung dịch mẫu.Vì thế trong 

mỗi quá trình phân tích một nguyên tố,nhất thiết phải đảm bảo sao cho mẫu phân 

tích và các mẫu đều lập đường chuẩn phải có cùng nồng độ axit,loại axit và thành 

phần hoá học ,vật lí của tất cả các nguyên tố khác,nhất là chất nền của mẫu.Yếu tố 

này thường thể hiện nhiều trong phép đo F_AAS. Để loại trừ ảnh hưởng này ta có 

thể dùng các phương pháp sau đây: 

+Đo và xác định theo phương pháp thêm tiêu chuẩn, 

+Pha loãng mẫu bằng một dung môi hay một nền phù hợp, 

+Thêm vào mẫu một chất đệm có nồng độ đủ lớn,để đồng nhất độ nhớt, 

+Dùng bơm để dẫn mẫu vối một tốc độ xác định mà chúng ta mong muốn. 

b.Hiệu ứng lưu lại: 

Yếu tố này thể hiện rõ ràng đặc biệt trong phép đo phổ hấp thụ không ngọn lửa 

và càng lớn khi chất phân tích có nồng độ lớn,đồng thời cũng phụ thuộc vào bản 

chất của các nguyên tố,hợp chất nó tồn tại trong mẫu,cũng như loại cuvet graphit 

được dùng để nguyên tử hoá mẫu.Nói chung,các yếu tố khó bay hơi và dễ sinh ra 

hợp chất bền nhiệt luôn luôn gây ra ảnh hưởng này. Các cuvet được chế tạo từ 

graphit đã hoạt hoá thường hạnchế được hiệu ứng này.Hơn nữa,bề mặt bên trong 

của cuvet cũng là yếu tố đóng gớp vào hiệu ứng này,nghĩa là bề mặt càng mịn thì 

ảnh hưỏng càng nhỏ,bề mặt càng xốp thì ảnh hưởng càng lớn. Do tính chất này mà 

khi nguyên tử hoá mẫu để đo cường độ vạch phổ thì một lượng nhỏ các nguyên tố 

không bị nguyên tử hoá chúng được lưu lại trên bề mặt cuvet và cứ thế tích tụ lạo 

qua một số lần nguyên tử trong mẫu.Nhưng đến một lần nào đó thì nó bị nguyên tử 

hoá theo và do đó tạo thành số nguyên tử tự do của nguyên tố phân tích tăng đột 

ngột không theo nồng độ của nó trong mẫu ,nghĩa là làm tăng nồng độ của vạch phổ 

và dẫn đến làm sai lệch kết quả phân tích.vì thế cần phải loại trừ ảnh hưởng này.Để 

loại trừ ảnh hưởng này có thể theo các cách sau: 





54 










+Làm sạch cuvet sau mỗi lần nguyên tử hoá mẫu để làm bay hơi hết các chất còn lại 

trong cuvet. 

+Dùng các loại cuvet được chế tạo từ các loại graphit đã được hoạt hoá toàn phần, 

có bề mặt chắc và mịn; 

+Khi phân tích nên đo các mẫu có nồng độ nhỏ trước; 

+Thêm vào mẫu những chất đệm có nồng độ phù hợp; 

+Tráng bề mặt trong của cuvẻt graphit bằng một lớp các hợp chất bền nhiệt 

Đây chỉ là nguyên tắt chung còn thực tế phải tuỳ từng trường hợp cụ thể mà chọn 

các biện pháp phù hợp nhất. 

c.Sự ion hoá trong mẫu phân tích: 

Đây là yếu tố vật lí thứ ba ảnh hưởng đến kết quả phân tích vì quá trình ion hoá 

thường làm giảm số nguyên tử tự do của nguyên tố phân tích trong môi trường hấp 

thụ tạo ra phổ ,do đó làm giảm cường độ vạch phổ hấp thụ,nếu nguyên tố phân tích 

bị ion hoá càng nhiều . Nhưng mức độ ion hoá của mọi nguyên tố là khác nhau và 

còn phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường hấp thụ.Trong những diều kiện nhất 

định,nói chung các nguyên tố có thế ion hoá càng thấp thì bị ion hoá càng nhiều. 

Với một nguyên tố thì khi nhiệt độ của môi trưiờng hấp thụ càng cao ,nguyên tố đó 

cũng bị ion hoá nhiều hơn 

Bảng 2:Mức độ ion hoá của một số nguyên tố 

Nguyên tố Thế ion hoá Số % bị ion hoá ở nhiệt độ ( 0 C) 

(eV) 

2000 3000 4000 

Na 5,21 00,30 05,00 26,00 

K 4,32 02,10 22,00 82,00 

Rb 4,16 09,00 34,00 90,00 

Cs 3,87 28,00 70,00 96,00 

Ca 6,11 00,02 01,50 17,00 

Ba 5,31 01,00 06,00 23,00 

Thực tế cho thấy rằng quá trình ion hoá thường chỉ có ý nghĩa đối với kim 

loại kiềm và kim loại kiềm thổ còn đối với các nguyên tố khác sự ion hoá không 

dáng kễ trong môi trường hấp thụ của phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (F_AAS hay 

ETA-AAS) . 

Để loại trừ sự ion hoá của các nguyên tố chúng ta có các biện pháp sau: 

+Chọn điều kiện nguyên tử hoá có nhiệt độ thấp phù hợp,mà trong điều kiện đó 

nguyên tố phân tích hầu như không bị ion hoá. 

+Thêm vào mẫu phân tích một chất đệm cho sự ion hoá .Đó là các muối halogen 

của các kim loại kiềm có thế ion hoá thấp hơn thế của nguyên tố phân tích với một 

nồng độ lớn phù hợp.Như vậy trong điều kiện đó nguyên tố phân tích sẽ không bị 

ion hoá nữa 

Hình về tác dụng của chất đệm KCl và NaCl trong việc loại trừ ion hoá của hai 

nguyên tố phân tích BA và Rb.Trong trường hợp này của kim loại đệm phải thêm 

vào tối thiểu là 250 µ g/ml thì ảnh hưởng của sự ion hoá là không còn nữa . 

d.Sự phản xạ của nguyên tố phân tích: 





55 










Yếu tố này xuất hiện thường làm giảm nồng độ của các nguyên tử trung hoà 

có khả năng hấp thụ bức xạ trong môi trường hấp thụ ,do đo cũng làm giảm cường 

độ của vạch phổ hấp thụ.Nói chung các nguyên tố có kích thươt phổ phát xạ thấp 

thường bị ảnh hưởng nhiều.Đồng thời môi trường hấp thụ có nhiệt độ càng cao thì 

ảnh hưởng này càng lớn.Nhưng trong nhiệt độ của phép đo AAS thì sự kích thích 

phổ phát xạ thường chỉ xảy ra mạnh chủ yếu đối với kim loại kiềm và sau đó là 

kiềm thổ ,còn các kim loại khác thì sự kích thích phổ phát xạ là không đáng kể. 

Để loại trừ ảnh hưởng của sự phát xạ của nguyên tố phân tích chúng ta có thể 

dùng các phương pháp sau : 

Chọn nhiệt độ nguyên tử hoá mẫu thấp phù hợp mà tại đó sự kích thích phổ 

phát xạ là không đáng kể hoặc không xảy ra đối với nguyên tố phân tích. 

Thêm vào mẫu các chất đệm để hạn chế sự phát xạ của nguyên tố phân 

tích .Đó chính là các muối halogen của các kim loại kiềm ,có thế kích thích phổ phát 

xạ thấp hơn thế kích thích phổ phát xạ của nguyên tố phân tích. 

Bảng 3: Mức độ bị kích thích phổ phát xạ của các nguyên tố trong các nhiệt độ khác 

nhau 

No_Số nguyên tử trung hoà ban đầu ;Ni_Số nguyên tử đã bị kích thích phổ phát xạ. 

Thế kích Tỉ số Ni/No ở nhiệt độ 

Nguyên tố 

thích(eV) 2000 0 C 3000 0 C 4000 0 C 

Cs-852,10 1,76 4,00.10 -4 7,10.10 -3 3,00.10 -2 

Na-589,00 2,12 1,00.10 -5 6,00.10 -4 4,00.10 -3 

Ca-422,70 2,95 1,10.10 -7 4,10.10 -5 6,00.10 -4 

Zn-213,90 5,86 7,00.10 -13 6,00.10 -8 1,10.10 -6 

Trên đây là một số yếu tố vậy lí có thể xuất hiện trong phép đo AAS và có thể ảnh 

hưởng đến kết quả phân tích.Nhưng mức độ xảy ra là rất khác nhau trong mỗi 

trường hợp cụ thể có khi có,có khi không .Do đó cần phải xem xét để tìm biện pháp 

loại trừ khi chúng xuất hiện. 

4.3.Các yếu tố hoá học : 

a.Nồng độ axit và loại axit trong dung dịch mẫu: 

Nồng độ axit có trong mẫu luôn luôn có ảnh hưởng đến cường độ của vạch phổ 

của nguyên tố phân tích thông qua tốc độ dẫn mẫu,khả năng hoá hơi và nguyên tử 

hoá của chất mẫu.Ảnh hưởng này thường gắng liền với loại anion của axit.Nói 

chung,các axit càng khó bay hơi và bền nhiệt thì càng làm giảm nhiều cường độ 

vạch phổ hấp thụ của nguyên tố phân tích. 

Các axit dễ bay hơi gây ảnh hưởng nhỏ (hình 5 )Điều này có thể thấy rõ ràng khi 

xác định Ca lúc đó ở vạch phổ Ca-422,7 nm trong các môi trường của các axit 

HclO 4 ,CH 3 COOH,HCl,HNO 3 ,H 2 SO 4 ,H 3 PO 4, HF với cùng một nồng độ là 2% 





56 








Hình 5: Ảnh hưởng của các loại axit đến sự hấp thụ Ca 422,6 ở nm trong 

phép đo F-AAS và độ dốc của đường chuẩn Ca khi dùng các a xit khác nhau 

làm môi trường. 

Nói chung,các axit làm giảm cường độ vạch phổ theo thứ tự : 

HClO 4








đo F_AAS là yếu tố để loại trừ ảnh hưởng của các ion lạ khi xác định 

Ca,Mg,Mn,Al,Fe.Nhưng chính La(III) lại là ion làm giảm cường độ vạch phổ của 

chính Ca,Mg,Al,Fe rất lớn trong phép đo ETA-AAS.Điều này có nghĩa là mỗi 

cation trong từng trường hợp cụ thể và trong mỗi phép đo lại có tác dụng khác 

nhau,mà chính nó trong phép đo này thì ảnh hưởng,nhưng trong phép đo khác thì 

không ảnh hưởng. 

Để loại trừ ảnh hưởng của các cation đến cường độ vạch phổ của nguyên tố 

phân tích chúng ta có thế sử dụng một số biện pháp sau hoặc riêng biệt hoặc tổ hợp 

chúng với nhau: 

+Chọn điều kiện xử lí mẫu phù hợp để loại các yếu tố ảnh hưởng ra khỏi dung 

dịch mẫu phân tích để đo phổ . 

+Chọn các thông số của máy đo thích hợp . 

+Thay đổi hay chọn vạch phổ khác,có thể kém nhạy một chút. 

+Thêm vào mẫu phân tích những chất phụ gia phù hợp để chuyển sang mẫu 

chất nền khác phù hợp nhằm loại trừ các ảnh hưởng của các cation ,như 

LaCl 3 ,SrCl 2 ,AlCl 3 trong phép đo F-AAS và LiBO 2 ,NH 4 NO 3 hay hỗn hợp 

(LiBO 2 ,NH 4 NO 3 ) trong phép đo ETA-AAS hay những chất phụ gia khác .Tuy 

nhiên trong mỗi trường hợp cụ thể cần phải nguyên cứu để chọn được loại chất và 

nồng độ phù hợp của nó. 

+Chọn các điều kiện nguyên tử hoá mẫu thích hợp và chọn lọc. 

+Với tất cả các biện pháp trên mà không được,thì biện pháp cuối cùng là buộc 

chúng ta phải tách để loại bỏ các cation có ảnh hưởng . Tất nhiên biện pháp này ít 

khi dùng. 

c.Ảnh hưởng của các anion có trong mẫu: 

Cùng với các cation,các anion cũng ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ của 

nguyên tố phân tích.Ảnh hưởng này có tính chất cũng tương tự như ảnh hưởng của 

các loại axit. Nói chung,các anion của các axit dễ bay hơi thường giảm ít cường độ 

vạch phổ .Chỉ riêng có hai anion ClO - 4 và CH 3 COO - là gây hiệu ứng dương (làm 

tăng),tức là làm tăng cường độ vạch phổ của nguyên tố phân tích trong một số 

trường hợp ở một vùng nồng độ nhất định . Các anion khác thường gây hiệu ứng âm 

(làm giảm) theo thứ tự Cl - - 2- 





cường độ vạch phổ.Nguyên nhân chính của ảnh hưởng này là sự tồn tại của các hợp 

chất bền nhiệt trong môi trường hấp thụ.Các hợp chất này làm khó khăn ,cản trở quá 

trình hoá hơi và nguyên tử hoá của nguyên tố phân tích. 

Bảng 4: Ảng hưởng của thành phần nền của mẫu phân tích 




Chất nền của mẫu 

Cường độ vạch phổ ở C =30 ppb phép đo 

ETA-AAS 

Mg-202,60nm Ca-422,70nm 

1.Dung dịch HCl 1% 0,220 0,250 

2.Như 1,thêm2% LaCl 3 0,020 0,025 

3.Như 1,thêm 0,5% LaCl 3 0,050 0,060 

4.Như 2,thêm 1% NH 4 NO 3 +LiBO 2 0,210 0,245 

Để loại trừ ảnh hưởng của thành phần nền người ta có thể dùng nhiều biện 

pháp khác nhau: 

1. Tăng nhiệt độ nguyên tử hoá mẫu. 

2. Thêm vào mẫu các chất phụ gia có nồng độ phù hợp để ngăn cản sự xuất 

hiện các hợp chất bền nhiệt. 

3. Chuyển mẫu sang chất bền khác ,đây là 1 biện pháp được dùng khá phổ 

biến trong phép đo AAS để loại trừ ảnh hưởng của chất nền mẫu 

4. Tách bỏ nguyên tố nền ,khi hai biện pháp trên không đạt kết quả. Tất nhiên 

biện pháp này là hạn hữu. 

Trong 4 biện pháp trên ,biện pháp thứ nhất cũng chỉ thực hiện được trong 

những chừng mực nhất định ,vì chúng ta không thể tăng nhiệt độ nguyên tử 

hoá lên độ nguyên tử hoá quá cao thì lại ảnh hưởng của sự ion hoá và sự phát 

xạ. Cho nên biện pháp thứ hai là thông dụng nhất .Các chất phụ gia thường hay 

được dùng trong phép đo F-AAS là LaCl 3 ,SrCl 3 ,LiCl,KCl,AlCl 3 . Ở đây LaCl 3 

được dùng rộng rãi nhất. 

Ngược lại trong phép đo ETA-AAS chất phụ gia được dùng nhiều nhất là 

LiBO 2 ,NH 4 NO 3 hay hỗn hợp của hai chất này trong một nồng độ phù hợp. 

e.Ảnh hưởng của dung môi hữu cơ: 

Trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử,đặc biệt là đối với kĩ thuật nguyên tử 

hoá mẫu trong ngọn lửa,sự có mặt của dung môi hữu cơ lẫn trong nước trong 

dung dịch mẫu phân tích,hay mẫu phân tích hoà tan trong dung môi hữu cơ 

thường làm tăng cường độ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử của nhiều nguyên 

tố lên nhiều lần. Đây là một phương pháp để tăng độ nhạy. Vì thế, khi phân 

tích các nguyên tố có nồng độ rất nhỏ ở sát giới hạn dưới của phép đo,chúng ta 

có thể thêm vào mẫu phân tích một dung môi hữu cơ có nồng độ phù hợp thì 

có thể tăng độ nhạy của phương pháp phân tích lên đến hai,ba làn so với khi 

dùng dung môi nước. Song dùng dung môi hữu cơ thêm vào đó phải trộn đều 

dược với nước và có độ tinh khiết cao.Nếu dung môi không tinh khiết cao thì 

chúng ta lại làm nhiễm bẩn mẫu phân tích.Hoặc nếu dung môi hữu cơ không 

tan trong nước thì chúng ta có thể chiêt nguyên tố phân tích từ dung môi nước 

ở dạng hợp chất phức. 





59 










Ví dụ Các phức Me-APDC vào trong dung môi hữu cơ,sau đó đo phổ hấp thụ 

của phân tích trong dung môi hữu cơ đó,.Ví dụ dung môi MIBK(methyl izobutyl 

ketone) là dung môi hữu cơ điển hình để chiết các phức Me-APDC cho phép đo F- 

AAS ( Me: là các ion kim loại nặng,APDC là Amonium pyrolydine dithio 

carbamate. Các phức Me-APDC được chiết tốt vào MIBK,CHCl 3 ,CCl 4 trong môi 

trường pH từ 2-6) 

Việc sử dụng dung môi hữu cơ có hai cách: 

Nếu dung môi hữu cơ tan trong nước thì người ta thêm vào dung dịch mẫu 

phân tích một nồng độ dung môi hữu cơ thích hợp để tăng độ nhạy của phương pháp 

phân tích. 

Nếu dung môi hữu cơ không tan trong nước thì người ta chiết chất phân tích ở 

dạng hợp chất phức của nó với một thuốc thử thích họp vào dung môi hữu cơ 

đó .Như thế vừa tăng độ nhạy,vừa loại trừ được các ion cản trở. 

Bảng 5: Ảnh hưởng của dung môi hữu cơ đến cưòng độ vạch phổ. 

Số Dung môi hữu cơ thêm vào 

Cường độ Cu -324,70nm 

TT 

1 Dung dịch HCl 0,1M 1,000 

2 Như 1,thêm 40% CH 3 OH 1,670 

3 Như 1,thêm 40% C 2 H 5 OH 1,750 

4 Như 1,thêm 40% Axeton 2,000 

5 Như 1,thêm 20% Izobutanol 2,400 

6 Như 1,thêm 70% Axeton 2,500 

7 Như 1,thêm 50% EAK 2,600 

8 Như 1,80%Ethyl Amine Ketone(EAK) 2,800 

9 Trong MIBE 3,000 

V.Các phương pháp phân tích cụ thể: 

Để xác định nồng độ (hàm lượng) của một nguyên tố trong mẫu phân tích theo 

phép đo phổ hấp thụ nguyên tử người ta thường thực hiện theo các phương pháp sau 

đây, dựa theo phương trình định lượng cơ bản của phép đo này qua việc đo cường 

độ của vạch phổ hấp thụ của nguyên tố phân tích và xác định (hay phát hiện) nồng 

độ của chất phân tích trong mẫu đo phổ theo một trong các phương pháp chuẩn hóa 

sau: 

1. Phương pháp đường chuẩn; 

2. Phương pháp thêm tiêu chuẩn; 

3. Phương pháp đồ thị không đổi; 

4. Phương pháp dùng 1 mẫu chuẩn. 

5.1. Phương pháp đồ thị chuẩn (đường chuẩn) 

Phương pháp này còn được gọi là phương pháp ba mẫu đầu. Vì nguyên tắc của 

phương pháp này là người ta dựa vào phương trình cơ bản của phép đo A = K.C và 

một dẫy mẫu đầu (ít nhất là ba mẫu đầu) để dựng một đường chuẩn và sau đó nhờ 

đường chuẩn này và giá trị A x để xác định nồng độ C c của nguyên tố cần phân tích 

trong mẫu đo phổ, rồi từ đó tính được nồng độ của nó trong mẫu phân tích. 





60 










Do đó trước hết 

người ta phải chuẩn bị một 

dẫy mẫu đầu, dẫy mẫu 

chuẩn (thông thương là 5 

mẫu đầu) và các mẫu phân 

tích trong cùng một điều 

kiện. Ví dụ các mẫu đầu 

có nồng độ của nguyên tố 

X cần xác định là C 1 , C 2 , 

C 3 , C 4 , C 5 , và mẫu phân 

tích là C x1 , C x2 … Sau đó 

chọn các điều kiện phù 

hợp và đo cường độ của 

một vạch phổ hấp thụ của 

nguyên tố phân tích trong 

tất cả các mẫu đầu và mẫu 

phân tích đã được chuẩn bị ở trên. Ví dụ ta thu được các giá trị cường độ tương ứng 

với các nồng độ đó là A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , A 5 và A x1 , A x2 ,… Bây giờ trên hệ tọa độ A – 

C theo các điểm có tọa độ (C 1 A 1 ), (C 2 A 2 ), (C 3 A 3 ), (C 4 A 4 ), (C 5 A 5 ) ta sẽ đựng được 

một đường biểu thị mối quan hệ A – C. Đó chính là đường chuẩn của phương pháp 

này (hình 11.6). Tiếp đó nhờ đường chuẩn này và các giá trị A x chúng ta dễ dàng 

xác ddinhjd dược nồng độ C x . Công việc tụ thể là đêm các giá trị A x đặt lên trục 

tung A của hệ tọa độ, từ đó kẻ đường song song với trục hoành C, đường này sẽ cắt 

đường chuẩn tại điểm M, từ điểm M ta hạ đường vuông góc vớ trục hoành và nó cắt 

trục hoành tại điểm C x .C x đây chính là nồng độ phải tìm (hình 11.6). 

Phương pháp này đơn giản, dễ thực hiện và rất thích hợp với mục đích phân 

tích hàng loạt mẫu của cùng một nguyên tố, nhưng trong kiểm tra chất lượng thành 

phẩm, kiểm tra nguyên liệu sản xuất. Vì mỗi khi đựng một đường chuẩn chúng ta có 

thể xác định được nồng độ của một nguyên tố trong hàng trăm mẫu phân tích. Đó là 

ưu điểm của phương pháp này. Song trong nhiều trường hợp chúng ta không thể 

chuẩn bị được một dãy mẫu dầu thỏa mãn các điều kiện đã quy định cho phương 

pháp này.Nên không xác định được chính xác vị trí của đường chuẩn và như thế tất 

nhiên kết quả phân tích sẽ mắc sai số lớn. Nghĩa là khi mẫu phân tích có thành phần 

phức tạp và chúng ta chưa biết chính xác thì không thể chuẩn bị được một dẫy mẫu 

đầu đúng đắn nên sẽ bị ảnh hưởng của nền, của thành phần của mẫu. Đó chính là 

nhược điểm của phương pháp này. Trong những trường hợp như thế, tốt nhất là 

dùng phương pháp thêm tiêu chuẩn để xác định nồng độ của nguyên tố phân tích 

trong mẫu, hãy biến đổi của mẫu sang nền tự tạo phù hợp cho cả mẫu đầu và các 

mẫu phân tích. 

5.2. Phương pháp thêm tiêu chuẩn 

Trong thực tế phân tích, đặc biệt là xác định lượng vết các kim loại, khi gặp 

phải các đối tượng phân tích có thành phần phức tạp và không thể chuẩn bị được 

một dãy mẫu đầu (mẫu chuẩn) phù hợp về thành phần với mẫu phân tích, thì tốt nhất 

là dùng phương pháp thêm tiêu chuẩn. Chỉ như thế mới loại trừ được yếu tố ảnh 

hưởng về thành phần của mẫu (matrix effect). 





61 








Nguyên tắc của phương pháp này là người ta dùng ngay mẫu phân tích làm 

nền để chuẩn bị một dãy mẫu đầu, bằng cách lấy một lượng mẫu phân tích nhất định 

và gia thêm vào đó những lượng nhất định của nguyên tố cần xác định theo từng bậc 

nồng độ (theo cấp số cộng). Ví dụ lượng thêm vào là ∆C 1 , ∆C 2 , ∆C 3 , ∆C 4 ,, như thế 

chúng ta sẽ có một dẫy mẫu chuẩn như trong bảng sau, trong đó C x là nồng độ (hàm 

lượng) của nguyên tố cần xác định trong mẫu phân tích. 

Bảng dãy chuẩn của phương pháp thêm tiêu chuẩn 

C 0 C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 

Lượng mẫu phân tích C x C x C x C x C x C x 

Lượng thêm vào 0 ∆C 1 ∆C 2 ∆C 3 ∆C 4 ∆C 5 

Chất khác 

Các chất khác là như nhau 

A λ đo được A 0 A 1 A 2 A 3 A 4 A 5 

Tiếp độ cũng chọn các điều kiện thí nghiệm phù hợp và một vạch phổ của 

nguyên tố phân tích, tiến hành ghi cường độ hấp thụ của vạch phổ đó theo tất cả dẫy 

mẫu đầu. Ví dụ chúng ta thu được các giá trị tương ứng là A 0 , A 1 , A 2 , A 3 và A 4 . Bây 

giờ từ các giá trị cường độ này và ứng với các nồng độ thêm vào của nguyên tố phân 

tích chúng ta dựng một đường chuẩn theo hệ tọa độ A - ∆C.D dó chính là đường 

chuẩn của phương pháp thêm. 

A λ 

M 

0 C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 

C (µg/mL) 



Hình 9: Đồ thị chuẩn của phương pháp thêm 

Đường chuẩn này cắt trục tung A tại điểm có tọa độ (A 0 , 0). Sau đó để xác địn nồng 

độ C x chưa biết chúng ta làm như sau: 

Cách I. Kéo dài đường chuẩn về phía trái, nó cắt trục hoành tại điểm C x . Đoạn 

OC x chính bằng giá trị nồng độ C x cần tìm. 

Cách II. Cũng có thể xác định C x bằng cách từ gốc tọa độ kẻ một đường song 

song với đường chuẩn và từ điểm A 0 kẻ đường song song với trục hoành, hai đường 

này cắt nhau tại điểm M, từ điểm M hạ đường vuông góc với trục hoành, đường này 

cắt trục hoành tại điểm ∆A 0 . Chính đoạn O∆C x là bằng giá rị C x phải tìm (hình 9) 

Phương pháp này có ưu điểm là quá trình chuẩn bị mẫu đễàng không cần nhiều 

hóa chất tinh khiết cao để chuẩn bị dẫy mẫu đầ nhân tạo. Mặt khác lại loại trừ được 

hoàn toàn ảnh hưởng về thành phần của mẫu cũng như cấu trúc vật lí của các chất 

tạo thành mẫu. Nhưng phải chú ý rằng, nồng độ thêm vào của nguyên tố phân tích 

phải theo từng bậc và khoảng cách của các bậc đó phải xấp xỉ bằng nồng độ C x phải 

tìm. Có như thế thì phần nội suy tuyến tính mới có ý nghĩa chính xác. 

Phương pháp này được sử dụng rất nhiều trong phân tích lượng vết và lượng 

cực nhỏ các nguyên tố kim loại trong các loại mẫu khác nhau, đặc biệt là các loại 

mẫu có thành phần vật lí và hóa học phức tạp, các mẫu quặng đa kim. Đồng thời đây 

cũng là một phương pháp để xác định độ phát hiện của một phương pháp phân tích. 





62 








5.3. Phương pháp đồ thị chuẩn cố định: 

Nguyên tắc của phương pháp này là muốn xác định một nguyên tố nào đó, 

trước hết người ta cũng phải dựng một đường chuẩn như trong phương pháp ba mẫu 

đầu, phương pháp đường chuẩn. Đường chuẩn này được gọi là đường chuẩn cố định 

(đường chuẩn không đổi) và đường chuẩn này được dùng lâu dài. Như vậy muốn 

xác định được nồng độ C x chưa biết, ta phải chuyển các giá trị A x1 tương ứng đó về 

các giá trị A x0 của đường chuẩn cố định để xác định C x . Để giải quyết vấn đề này 

người ta có hai cách khác nhau: 

- Cách thứ nhất: Xác định hệ số chuyển k theo công thức: 

A xo = k.A xl (15) 

Ở đây k được gọi là hệ số chuyển của giá trị cường độ A của vạch phổ gữa hai 

lần đo trong cùng một điều kiện thí nghiệm. 

Muốn thế mỗi khi phân tích ta ghi lại phổ của một mẫu chuẩn, ví dụ thường 

dùng nồng độ C 3 . Như thế, ta đã có giá trị A xo-3 của đường chuẩn cố định, và hôm 

nay ta lại có giá trị A xl-3 , do đó hệ số chuyển k sẽ được tính theo công thức: 

K = A xo-3 /A xl-3 (16) 

Sau khi có hệ số k ta đem nó nhân với các giá trị cường độ A xl của ngày làm 

phân tích ta sẽ thu được các giá trị cường độ tương ứng với đường chuẩn cố định. 

Bây giờ chỉ chiếu các giá trị đó vào đường chuẩn cố định là tìm được các nồng độ 

C x . 

A λ 

0 1 2 3 4 5 

1 

0 

2 

C (ppm) 



Hình 10: Các đường chuẩn của một dãy mẫu đầu trong các ngày khác nhau 

Cách thứ hai: từ thực tế phân tích khi nghiên cứu các đường chuẩn người ta 

thấy rằng, trong cùng một điều kiện thì nghiệm, đối với một nguyên tố khi đo trên 

một vạch phân tích, nếu đường chuẩn dựng được từ dẫy phổ của các mẫu chuẩn ghi 

trên các lần khác nhau, thì chúng đều là những đường thẳng song song với nhau 

hoặc trung nhau (hình 10). Nghĩa là các đường đó có cùng hệ số góc. Từ thực tế này 

có thể suy ra cách dựng đường chuẩn phân tích mới chỉ nhờ một mẫu chuẩn mà 

không phải tính hệ số chuyển k như trên. Mốn thế, khi ghi phổ của các mẫu phân 

tích chúng ta cũng ghi lại phổ của một mẫu chuẩn đã dùng để dựng đường chuẩn cố 

định, ví dụ nồng độ C 3 . Sau đó cũng chọn một vạch phân tích đã dùng để dựng 

đường chuẩn cố định, đo các giá trị A x của chúng và giá trị A x-3 ứng với nồng độ C 3 . 

Từ các giá trị A x-3 và nồng độ C 3 đặt lên hệ tọa độ đã dựng đường chuẩn cố định 

chúng ta có một điểm A, rồi qua điểm A này ta vẽ một đường song song với đường 

chuẩn cố định thì đương fnayf chính là đường chuẩn phân tích. Dùng nó và các giá 

trị A x ta sẽ tìm được các nồng độ C x của mẫu phân tích (hình 11). 

Trong thực tế, nếu máy đo tốt, điều kiện môi trường không khí (độ ẩm, nhiệt 

độ) không đổi và các điều kiện thực nghiệm thật ổn định, thì các đường chuẩn (I) và 





63 








(II) hầu như trùng nhau. Trong hai cách đã nêu, thì cách thứ hai được ứng dụng 

nhiều hơn vì nó đơn giản và không phải tính toán phức tạp như cách thứ nhất. 

Phương pháp đồ thị không đổi rất phù hợp đối với phép phân tích hàng loạt 

mẫu từ ngày này qua ngày khác. Vì trong mỗi ngày phân tích chúng ta không phải 

ghi phổ lại của toàn bộ dẫy mẫu đầu nên tiết kiệm được thời gian, mẫu chuẩn, nghĩa 

là có tính chất kinh tế hơn phương pháp đường chuẩn. 

A λ 

0 1 2 3 4 5 

1 

2 

C (ppm) 



Hình 11: Đường chuẩn cố định (1) 

Đường chuẩn phân tích (2) 

Tuy thế nhưng phương pháp đường chuẩn (ba mẫu đầu) hay phương pháp đường 

chuẩn cố định đều giống nhau là đều phải chuẩn bị một dẫy mẫu chuẩn có đủ điều 

kiện của mẫu đầu trong phép phân tích quang phổ định lượng. Điều này nhiều khi 

không thực hiện được. Đặc biệt đối với những trường hợp mẫu phân tích có thành 

phần phức tạp mà chúng ta chưa thể biết được chính xác. Vì thế cũng không thể 

chuẩn bị được một dẫy mẫu đầu có thành phần hóa học và vật lí đồng nhất với mẫu 

phân tích. Đó là thực tế và trong những trường hợp đó thì ảnh hưởng nguyên tố cơ 

sở và nguyên tố thứ ba đến kết quả phân tích là rất rõ. Điều này thể hiện rõ khi xác 

định các nguyeent ố vi lượng. Lúc này chúng ta phải hoặc là thay đổi nền của mẫu 

(modify matrix) nếu cách này có hiệu quả, hay là dùng phương pháp thêm tiêu 

chuẩn. 

5.4. Phương pháp đồ thị chuẩn cố định: 

1. Khi có mẫu chuẩn 

Trong những trường hợp đơn giản, chúng ta cũng không cần pha một dẫy 

chuẩn để dựng đồ thị chuẩn, mà có thể tính ngay giá trị C x nhờ một mẫu chuẩn C 1 

của chất phân tích. Nghĩa là chúng ta có: 

Với mẫu phân tích: A x = a.C x 

(a) 

Với mẫu đầu: A 0 = a.C 1 (b) 

Do đó đêm (a) chia cho (b) chúng ta có: 

C x = (A x /A 0 ).C 1 (17) 

Như vậy khi đo được giá trị A x và A 0 ta có tỷ số của chúng, và chỉ việc nhân 

nó với giá trị C 1 là chúng ta có giá trị nồng độ C x phải tìm theo biểu thức (17) 

2. Khi không có mẫu chuẩn 

Trong trường hợp này, chúng ta cũng không cần pha một dẫy chuẩn để dựng 

đồ thị chuẩn, mà dùng ngay 1 mẫu phân tích là nền để chuẩn bị một mẫu phân tích 

và một mẫu thêm chuẩn theo phương trình thêm và tínhngay giá trị C x nhờ một 

lượng chuẩn ∆ C1 

của chất phân tích được thêm vào. Nghĩa là chúng ta có : 

Với mẫu phân tích không thêm chuẩn :A x =a.C x 

(a) 

Với mẫu đầu phân tích có thêm chuẩn:A tch = a.(C x + ∆ C1 

) (b) 





64 








Do đó đem (a) chia cho (b) chúng ta có: 

C x = A x /(A tch –A x ) . ∆ C1 

(18) 

Như vậy khi đo được giá trị A x và A tch ta có thể tính được nồng độ C x phải tìm 

theo biểu thức trên. 

Nhưng một điều phải chú ý là nồng đọ thêm vào ∆ C1 

và các giá trị C x phải 

nằm trong vùng tuyến tính của phương pháp. 

5.5. Phương pháp vi sai 

Để xác định một chất bằng ánh sáng phương pháp đo độ hấp thụ ánh sáng thì 

điều kiện trước tiên là sự hấp thụ ánh sáng của chất đó phải tuân theo định luật cơ 

bản về sự hấp thụ ánh sáng. Độ hấp thụ quang của dung dịch phải tỉ lệ tuyến tính với 

nồng độ nhất định (trong khoảng từ a 1 đến a 2 ). Ở những nồng độ nhỏ hơn a 1 và lớn 

hơn a 2 thì sự hấp thụ ánh sáng không tuân theo định luật Beer. Để mở rộng khoảng 

nồng độ người ta dùng phép đo vi sai. Phương pháp vi sai đo ở khoảng nồng độ lớn 

hơn a 2 gọi là phương pháp vi sai nồng độ lớn, nhỏ hơn a 1 là phương pháp vi sai nồng 

độ bé. 

Nội dung của phương phápvi sai nồng độ lớn như sau: 

Chuẩn bị dung dịch C 1 , C 2 , C x , ( C 1 < C 2 , C x >C 1 ) 

Đem đo A của dung dịch C 2 với dung dịch so sánh C 1 được độ hấp thụ quang 

tương đối A tđ = A 2 -A 1 = εlC2 − εlC1 = εl( C2 − C1 

) (19) 

Đem đo A của dung dịch C x với dung dịch so sánh C 1 được độ hấp thụ quang 

A tđx =A x -A 1 = εlCX 

− εlC1 = εl( CX 

− C1 

) 

(20) 

At 

d 

C2 − C1 

C2 − C1 

Vậy suy ra: = rút ra được: Cx 

= Atdx 

+ C1 

(21) 

Atdx 

Cx 

− C1 

Atd 

C2 − C1 

Đặt = F → C x 

= A tdx 

F + C1 

Atd 

(22) 

Phương pháp vi sai nồng độ bé tương tự như vi sai nồng độ lớn nhưng mở rộng 

thang đo để đưa độ hấp thụ quang của dung dịch quá bé về khoảng chính xác, như 

vậỵ kết quả đo được sẽ chính xác hơn. 

Trên đây là các phưong pháp định lượng chủ yếu hay được sử dụng.Tất nhiên 

mỗi phương pháp đều có những ưư nhược điểm của nó ,mà người dùng tuỳ điều 

kiện mà áp dụng thích hợp. 

VI.. Một số bài tập liên quan 

Bài tập về phương pháp đường chuẩn 

Bài 1: Để xác định hàm lượng Cu trong một mẫu phân tích, người ta cân 10 gằng 

mẫu và xử lí mẫu bằng các dung dịch thích hợp, axit hoá để đưa dung dịch về 

pH






2 4,0 0,39038 

3 3,0 0,29216 

4 2,0 0,19394 

5 1,0 0,09572 

Xác định hàm lượng Cu có trong mẫu phân tích? 

Giải 

Từ phép đo các dung dịch chuẩn ta dựng được đường chuẩn: A= f(C) như sau: 

A 

0 .5 

0 .4 

0 .3 

0 .2 

0 .1 

1 2 3 4 5 

C 

B 



Phương trình đường chuẩn : A= 0,09822C- 0,0025 

Độ hấp thụ A của chất phân tích nằm trong vùng của đường chuẩn, do vậy từ 

đồ thị ta nội suy ra nồng độ của Cu trong mẫu phân tích là 3,803 µ g/ml 

Vậy hàm lượng của Cu trong mẫu phân tích là: 

−6 

3,803.10 .100 .100 3,803.10 

−3 

= % 

10 

Bài 2: Xác định ion Ca 2+ trong một mẫu nước cứng. Người ta xây dựng một dãy 

dung dịch chuẩn khảo sát ở điều kiện tối ưu và đo cường độ phổ hấp thụ nguyên tử 

bằng phương pháp ngọn lửa đèn khí N 2 O- C 2 H 2 ở bước sóng 422,7 nm. Kết quả như 

sau: 

C o ( µ g/ml) C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 

0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 

A o A 1 A 2 A 3 A 4 A 5 A 6 

0,2450 0,4825 0,7200 0,9575 1,1950 1,4325 1,6700 

1. Xây dựng phương trình đường chuẩn 

2. Lấy 3 lit nước cô cạn được 4 mg chất rắn. Hoà tan trong dung dịch 

HCl 1% rồi khảo sát các điều kiện tối ưu như dãy dung dịch chuẩn và đo A 

ở bước sóng 422,7 nm thu được A=2,1450. Xác định hàm lượng Ca 2+ trong 

1 lít nước. 

Giải 





66 





1.Xâydựngphươngtrìnhđườngchuẩn 



1 .8 

B 

1 .6 

1 .4 

1 .2 




A 

1 .0 

0 .8 

0 .6 

0 .4 

0 .2 

0 .0 5 0 .1 0 0 . 1 5 0 .2 0 0 .2 5 0 . 3 0 0 .3 5 

C 

Vậy phương trình đường chuẩn là: A = 0,0075 + 4,75.C x 

2. Khi A = 2,145 từ phương trình bđường chuẩn ta tính được nồng độ 

canxi trong nước cứng là: 

2,145 − 0,0075 

C 2 

0, 45 

Ca + = = µ g/ml 

4,75 

Vậy hàm lượng của Can xi trong 1 lít nước cứng là:0,45 µ g/ml 

Bài 3: Ngày nay để xác định sự nhiễm Hg của các dung dịch nước bằng 

phương pháp hấp thụ nguyên tử người ta dùng phương pháp không ngọn 

lửa mới của sự phun mù.Thiết bị gồm một bình để khử Hg nối với một cu 

vét hấp thụ. Để 10 ml mẫu nước vào bình để khử Hg và pha loảng đến 100 

ml, sau đó thêm vào 25 ml H 2 SO 4 đậm đặc và 10 ml SnSO 4 10 %, H 2 SO 4 

0,25 M (dung dịch cuối này dùng làm chất khử). Thuỷ ngân bị khử đến 

trạng thái nguyên tố (nguyên tử)và được chuyển vào cu vét hấp thụ bởi 

dòng không khí, người ta cho dòng không khí này đi qua dòng dung dịch 

trong bình để khử Hg. Cuối cùng, dùng đèn catôt rỗng làm nguồn, người ta 

đo sự hấp thụ của các nguyên tử Hg ở bước sóng 2537 A o , sự hấp thụ đạt 

được mức cực đại gần 3 phút. 

Người ta nhận được các giá trị sau của độ hấp thụ đối với dãy các dung 

dịch chuẩn của Hg(II): 

Hàm lượng Hg trong Độ hấp thụ 

dung dịch chuẩn, µ g 

0,00 0,002 

0,30 0,090 

0,60 0,175 

1,00 0,268 

2,00 0,440 

Các giá trị của độ hấp thụ của hai mẫu nước bằng 0,040 và 0,305 

tương ứng.Vậy hàm lượng của Hg trong từng mẫu bằng bao nhiêu? Nồng 

độ ( µ g/ml) của Hg trong từng mẫu bằng bao nhiêu? 

Giải 

Sử dụng phương pháp hồi quy tuyến tính tìm A theo C X . Ta xây dựng 

phương trình tuyến tính có dạng A= a + b.C X (*) 

Áp dụng phương pháp bình phương tối thiểu ta có: 

2 

Q = Σ A − a − b. 

C 


( 

i 

i 

) min 




67 








∂Q 

⇒ = 2 . Σ( 

Ai − a − b. 

C i 

) = 0 

∂a 

∂Q 

⇒ = 2 Ci 

( ΣAi 

− a − bCi 

) = 0 

∂b 

n. 

ΣC 

A − ΣC 

ΣA 

b = (1) 

i i i i 

⇒ 

2 

2 

nΣCi 

− ( ΣCi 

) 

⇒ 

ΣAi 

ΣCi 

a = − b 

(2) 

n n 

Trong đó: n là số lần thí nghiệm, n=5 

C i là hàm lượng Hg trong mẫu dung dịch chuẩn 

A i là độ hấp thụ quang tương ứng với C i 

Thay số vào (1) và (2) ta có: 

b = 0,21574 

a = 0,02672 

Thay giá tri a,b vào (*) ta được: A= 0,02672 + 0,21574C X 

Khi A=0,04 thì C X = 0,0616 µ g tức là hàm lượng Hg trong mẫu chuẩn này là 

0,0616 µ g. Và nồng độ Hg là 0,0616/10 = 0,00616 µ g/ ml 

Khi A=0,305 thì C= 1,2902 µ g.Và nồng độ của Hg là 1,2902/10=0,129 µ g /ml 

Bài 4: Có thể dùng phép đo phổ hấp thụ nguyên tử để xác định các vết các kim loại 

nặng trong dầu mazut. Để phân tích 5,000 g mẫu của loại dầu mazut đã dùng, người 

ta đặt vào một bình định mức có dung tích 25,00 ml, hoà tan vào 2- metyl-4- 

pentanol và bằng dung môi này đưa thể tích trong bình đến vạch. Sau đó phun mù 

dung dịch nhận được trong ngọn lửa không khí –axetilen. Để xác định Cu và Pb cần 

dùng các đèn catot rỗng với các vạch phát xạ 324,7 và 283,3 nm tương ứng. Để 

nhận được các đồ thị chuẩn cần một dãy các dung dịch chuẩn chứa những lượng đã 

biết của Cu và Pb trong hỗn hợp tương ứng với dầu mazut chưa dùng và 2-metyl-4- 

pentanol.Tính hàm lượng % của Cu và Pb trong 5,000g mẫu dầu mazut đã dùng 

theo các số liệu sau: 

Dungdịch 

chuẩn( µ g/ml ) 

Độ hấp thụ 

Pb Cu ở 283,3nm (Pb) ở 324,7nm (Cu) 

19,5 5,25 0,356 0,514 

4,00 4,00 0,073 0,392 

12,1 6,27 0,220 0,612 

8,50 0 0,155 0,101 

15,2 2,4 0,277 0,232 

Chưa biết Chưa biết 0,247 0,371 

Giải 

Sử dụng phương pháp hồi quy tuyến tính tìm A theo C X . Ta xây dựng 

phương trình tuyến tính có dạng A= a + b.C X (*) 

Áp dụng phương pháp bình phương tối thiểu ta có: 

2 

Q = Σ A − a − b. 

C 

( 

i 

i 

) min 

∂Q 

⇒ = 2 . Σ( 

Ai − a − b. 

C i 

) = 0 

∂a 

∂Q 

⇒ = 2 Ci 

( ΣAi 

− a − bCi 

) = 0 

∂b 

n. 

ΣC 

A − ΣC 

ΣA 

b = (1) 

i i i i 

⇒ 

2 

2 

nΣCi 

− ( ΣCi 

) 


⇒ 



ΣAi 

ΣCi 

a = − b (2) 

n n 




68 










Trong đó: n là số lần thí nghiệm, n=5(với Pb), n=4 (với Cu) 

C i là nồng độ của Pb hoặc Cu trong mẫu dung dịch chuẩn 

A i là độ hấp thụ quang tương ứng với C i 

Thay các giá trị C i , A i tương ứng của Cu và Pb vào (1) và (2) ta có: 

Phương trình tuyến tính của Pb dạng A= a + bC X ta có: 

b=0,01825, a= -0,00024 

Vậy phương trình tuyến tính của Pb là: A= 0,01825C X - 0,00024 

Với A= 0,247 thì C x =13,55 µ g /ml 

Hàm lượng của Pb trong 5g mẫu dầu mazut là: 

−6 

13,55.25.10 

% Pb = 100% 

= 0,00678% 

5 

Phương trình tuyến tính của Cu dạng A= a + bC X ta có: 

b=0,09822, a= -0,00253 

Vậy phương trình tuyến tính của Cu là: A= 0,09822.C X - 0,00253 

Với A= 0,371 thì C x =3,8 µ g /ml 

Hàm lượng của Cu trong 5g mẫu dầu mazut là: 

−6 

3,8.25.10 

% Cu = 100% = 0,0019% 

5 

Bài 5: Để xác định hàm lượng của một kim loại trong một mẫu phân tích bằng phổ 

hấp thụ nguyên tử, người ta sử dụng phương pháp đường chuẩn. Dãy mẫu chuẩn 

được chuẩn bị trong những điều kiện như nhau, đem đo phổ AAS và xây dựng 

đường chuẩn người ta được phương trình tuyến tính A= 0,4342.C x +0,0009 

(C X tính bằng ppm) 

a, Xác định nồng độ của mẫu chuẩn khi A= 0,682; 0,245 

b, Tính hàm lượng kim loại trong mẫu khi A = 0,565 

Giải 

Từ phương trình: A= 0,4342.C x +0,0009 ⇒ C = A − 0,0009 

x 

0,4342 

a. Khi A= 0,682 thì C x = 1,5686 

Khi A= 0,245 thì C x = 0,5622 ppm 

b. Khi A= 0,565 thì C x = 1,2992 ppm 

Phần trăm kim loại trong mẫu là: 

−6 

1,2992.10 

−4 

%kim loại = 100% = 1,2992.10 % 

1 

Bài tập về phương pháp thêm: 

Bài 1: Để xác định Mg trong một mẫu nước cứng, người ta lấy 5 lít nước đem cô 

cạn thu được 5g chất rắn. Hoà tan chất rắn vào 100 ml dung dịch HCl 1% và khảo 

sát các điều kiện tối ưu rồi tiến hành hai thí nghiệm sau: 

Thí nghiệm 1: lấy 25 ml dung dịch trên đem đo phổ hấp thụ nguyên tử ở bước 

sóng 285,2 nm thu được cường độ phổ hấp thụ A 1 = 0,3420 

Thí nghiệm 2: Thêm 3 ml dung dịch MgCl 2 1 µ g/ml vào 25 ml dung dịch trên 

và đo phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử được A 2 =0,3817 

Xác định hàm lượng % của Mg trong mẫu nước cứng. Cho phương trình 

chuẩn có dạng A=K.C (với C mol/l) 





69 








Giải 

Phương trình đường chuẩn của phổ hấp thụ : A = K.C 

Gọi nồng độ của Mg trong 25 ml dd đó là C X 

Ta có: A 1 = K. C x 

_ 6 

C .25 3.10 

A 2 = K[ x 

+ ] 

25 + 3 24.(25 + 3) 

A1 

Cx 

Lập tỉ lệ ta thu được: 

_ 6 

A = 2 

Cx.25 3.1.10 

+ 

25 + 3 24.(25 + 3) 

C x = 2.10 -8 M 

Vậy hàm lượng Mg trong mẫu nước cứng là: 

_ 8 

_ 7 

=> %Mg = 

2.10 .24.100 .100% = 9,6.10 % 

1000.5 

Bài 2: Xác định hàm lượng của Mn bằng phương pháp AAS, người ta đem đo dung 

dịch A ở bước sóng 4033 nm thì cường độ vạch phổ hấp thụ là 0,45. Dung dịch B 

có hàm lượng Mn như dung dịch A cộng thêm một lượng 100 µ g/ml Mn, có cường 

độ vạch hấp thụ là 0,835. Xác định hàm lượng Mn trong dung dịch A. 

Giải 

Áp dụng công thức : A = K.C 

Ta có: Với dung dịch X : A x = K. C X (1) 

Với dung dịch Y : A Y = K. C Y (2) 

Lấy (2) chia cho (1) ta được: 

AY 

C 

X 

+ 100 

= 

A C 

X 

X 



100. AX 

⇒ C 

X 

= 

AY 

− AX 

Thay số vào ta đươc: C X = 116,88 µ g / mL 

Bài 3: Để xác định hàm lượng Pb trong nước tiểu nhờ phép đo phổ hấp thụ 

nguyên tử có thể dùng phương pháp thêm chuẩn. Từng 50,00 ml nước tiểu được 

chuyển vào mỗi phễu dài có dung tích 100 ml, thêm vào một phễu 300 µ l dung dịch 

chuẩn chứa 50,0 mg/l Pb. Sau đó pH của dung dịch được đưa đến 2,8 bằng cách 

thêm từng giọt dung dịch HCl. Trong mỗi phiễu người ta đưa vào 500 µ l dung dịch 

amoni pyroliđinđithiocacbaminat mới chuẩn bị 4% trong metyl-n-amylxeton, trộn 

cẩn thận các pha nước và pha hữu cơ để chiết Pb. Hàm lượng của Pb trong pha hữu 

cơ được xác định bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử, mặt khác người ta dùng đèn 

catot rỗng với đường hấp thụ 283,3 n.m. Nồng độ Pb bằng bao nhiêu mg/l trong 

mẫu nước tiểu ban đầu, nếu sự hấp thụ của dịch chiết của mẫu không thêm Pb là 

0,325, còn dịch chiết của mẫu pha thêm lượng Pb đã biết là 0,670. 

Giải 

Gọi nồng độ Pb trong 50 ml nước tiểu là C x ta có: 

A 1 = K. C x 





70 










_3 

50. C 

x 

0,3.50.10 

A 2 = K. C 2 = K. ( + 

) 

50 + 0,3 207.(50 + 0,3) 

A1 

0,325 

Cx 

Ta có: 

_3 

A = 2 

0,670 

= 50Cx 

0,3.50.10 

+ 

50 + 0,3 207(50 + 0,3) 

Giải phương trình trên ta được C x = 4,15.10 -6 M 

Nồng độ Pb tính theo đơn vị mg/l trong mẫu nước tiểu ban đầu là: 

4,15.10 _6 .207.1000 = 0,85905 mg/l 

Bài 4: Để xác định Cu 2+ trong mẫu phân tích bằng phương pháp AAS, người ta 

chế hoá 0,628g mẫu vào bình định mức 50 ml và định mức đến vạch. Lấy 25ml 

dung dịch này đem cô cạn rồi bơm toàn bộ mẫu vào máy đo AAS ở khe đo 424,7 

nm thì giá trị A x đo được là 0,246. Lấy 25 ml dung dịch còn lại thêm vào đó 2 ml 

dung dịch chuẩn Cu 2+ 10 -4 M, rồi cũng tiến hành cô cạn và chuyển toàn bộ mẫu vào 

máy đo AAS và cũng đo ở khe đo trên thì giá trị A đo được là 0,312. Tính hàm 

lượng phần trăm Cu 2+ trong mẫu phân tích? 

Giải 

Gọi C x là nồng độ của Cu 2+ có trong mẫu phân tích 

Theo định luật Beer ta có: A x = K. C x (1)a 

_ 4 

25C x 

+ 2.10 

Tương tự A 1 = K. C 1 (2) với C 1 = 

27 

Ax Cx 27. Cx 

0,246 

=> = = = => C 

_ 4 

x = 2,1636.10 -5 M 

A1 C1 

25C 

x 

+ 2.10 0,312 

Số mol Cu 2+ có trong mẫu phân tích là: 

_ 5 

50.2,1636.10 

_ 6 

n Cu = 

= 1,0818.10 mol 

1000 

Số gam Cu 2+ có trong mẫu phân tích là: 

m Cu = 1,0818.10 _6 .63,5= 68,6943.10 _6 gam 

Vậy % của Cu trong mẫu phân tích là: 

_ 6 

68,6943.10 

% Cu = 

.100 = 0,011% 

0,6218 

Phương pháp vi sai 

Bài 1: Xác định hàm lượng Fe trong một mẫu quặng người ta tiến hành thí nghiệm 

như sau: 

Lấy 5gam mẫu quặng hoà tan trong dung dịch HNO 3 1M được 100ml dung 

dịch (dd x) . 

Chuẩn bị hai dung dịch Fe(NO 3 ) 3 khảo sát ở điều kiện chuẩn có nồng độ lần 

lượt là C 1 = 0,01M(dd1) và C 2 =0,013M(dd2) 

Tiến hành hai thí nghiệm đo phổ hấp thụ nguyên tử như sau: 

Đo cường độ phổ hấp thụ của dung dịch 2 so với dung dịch 1 thu được A tđ 

=0,30 

Lấy 25 ml mẫu trên rồi khảo sát điều kiện chuẩn và tiến hành đo cường độ hấp 

thụ nguyên tử của ddx so với dd1 ta được A tđx =0,50 

Tính % Fe trong mẫu quặng?. 

Giải 





71 








Theo phương pháp vi sai nồng độ lớn ta có: 

A tđ = K.(C 2 - C 1 ) 

A tđx = K.(C x - C 1 ) 

Lập tỉ lệ ta thu được: 

A1 C2 − C1 

= 

A2 Cx 

− C1 

Thay số vào và giải ta được: C x =0,015 M 



% Fe = 0,015.100.56 .100% = 0,168 % 

1000.5 

Bài 2: Để xác định hàm lượng As trong nước ngầm ở một vùng cao nguyên, người 

ta lấy 4 lít nước đem cô cạn thu được 6g chất rắn. Hoà tan lượng chất rắn trên bằng 

dung dịch HNO 3 2M thu được 100ml dung dịch. 

Chuẩn bị hai dung dịch Hg(NO 3 ) 2 đã khảo sát ở điều kiện tối ưu có nồng độ 

lần lượt là C 1 = 0,001 M và C 2 =0,0015 M. 

Tiến hành đo phổ hấp thụ nguyên tử như sau: Lấy 25 ml mẫu trên khảo sát ở 

điều kiện tối ưu và tiến hành đo phổ hấp thụ nguyên tử như sau: 

- Đo cường độ phổ hấp thụ nguyên tử của dd C 1 so với dd C x được A 1 =0,175 

- Đo cường độ phổ hấp thụ nguyên tử của dd C 2 so với dd C x được A 2 =0,286 

Xác định hàm lượng As trong một lít nước? 

Giải. 

Áp dụng phương pháp vi sai nồng độ bé ta có: 

A 1 = k.(C 1 - C X ) (1) 

A 2 = k.(C 2 - C X ) (2) 

Lấy(1) chia cho (2) ta có: 

A1 

C1 

− C 

X 

= 

A2 

C2 

− C 

X 

Thay số vào ta được: 

0,175 

= 0, 001− 

C 

X 

⇒ C 

0,268 0, 

0015 

X = 5,914.10 -5 M 

− C 

X 

Khối lượng Asen có trong mẫu phân tích là: 

5,914.10 -5 .0,1.75 = 44,355.10 -5 g 

Vậy hàm lượng A sen trong một lit nước là: 

−5 

44,355.10 

%As = 100% =0,02957% 

6 / 4 





72

TÌM HIỂU VỀ SẮC KÝ KHÍ & PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ NHÓM SINH VIÊN HUẾ THỰC HIỆN (GOODREAD)

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?