CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VẬT LÝ ỨNG DỤNG TRONG HÓA HỌC ĐINH THỊ TRƯỜNG GIANG

MÔN HỌC 

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VẬT LÝ 

ỨNG DỤNG TRONG HÓA HỌC 

TS. Đinh Thị Trường Giang 

Bộ môn: Hóa phân tích 

Trường Đại học Vinh 

1/148

ĐẠI CƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ 

❖ Khái niệm pp phân tích quang phổ: Hệ các pppt quang học trên 

cơ sở ứng dụng những t/c quang học của nguyên tử, ion, phân 

tử, nhóm phân tử 

❖ Phân loại: 

THEO ĐẶC TRƯNG PHỔ 

PPPT 

Phổ NT 

PPPT 

Phổ PT 

Phổ 

Rơn 

Ghen 

Phổ cộng 

hưởng 

từ 

PPPT 

khối 

phổ 

AES 

AAS 

AFS 

(NT) 

UV-VIS 

IR-NIR 

Tán xạ 

Raman 

e htri+pt 

PX tia X 

HQ tia X 

NX tia X 

(e nội NT) 

CHe 

(ERMS) 

CH từ 

P(ERMS) 

(e, p) 

ICP-MS 

(m PT, 

mảnh 

ion, 

ion) 

Đinh Thị Trường Giang 

2/148


Theo độ dài sóng 

tia γ(


❖ Sóng , hạt 

Bản chất của bức xạ 

❖ Mỗi photon: E = hν (h: hs plank : 6,626.10 -27 ec.s 6,626. 10 -34 J.s) 

ν = c / λ 

❖ λ : Độ dài sóng = quảng đường bức xạ đi được sau1 dao động đầy 

đủ (1cm = 10 8 Å = 10 7 nm = 10 4 μm 

❖ ν: tần số = số dao động trong một đơn vị thời gian giây(Hz) 

❖ ν : số sóng = số dao động trong 1 đơn vị độ dài cm 

ν =1/ λ (cm -1 ) 


4/148


Bản chất của bức xạ 

Sóng điện từ chính là các hạt foton di chuyển và dao động trong không gian với vận 

tốc lớn. 

Độ dài sóng 10- 190 nm 190 -370 nm 370-800 800 - 2500 nm 

Miền phổ Tử ngoại xa Tử ngoại gần Khả kiến Hồng ngoại gần 

Tác dụng với vật chất Kích thích các electron làm cho chúng chuyển lên mức năng lượng cao hơn Kích thích dao 

động của phân tử 


5/148


Tương tác của bức xạ với vật chất 

❖ Bức xạ (sóng ,hạt) tương tác với vật chất truyền 1 phần E 

❖ E này làm biến đổi trạng thái phân tử, nguyên tử dưới dạng năng lượng 

của :e, dao động, quay phân tử 

❖ E : gọi là năng lượng kích thích E = hc/λ 

❖ λ kt càng bé thì E kt lớn, gây ra pưhh, hoặc dao động PT, NT... 

❖ Sau khi bị kích thích, hạt cơ bản bị kích thích, E tách ra theo 3 dạng: 

E UV : làm biến đổi hóa học (lĩnh vực hóa quang) 

E huỳnh quang : photon tách ra có E bé hơn E kt (huỳnh quang) 

E kt làm cđ quay,dao động của nguyên tử, e sang kích thích,rồi biến 

thành cđ nhiệt (lĩnh vực trắc quang) 


6/148


Năng lượng các bước chuyển trong nguyên tử và phân tử 

❖ Khi tiếp nhận E kt , trạng thái E phân tử thường gồm 3 số hạng 

Năng lượng e: gắn sự dịch chuyển e từ AO này dến AO khác(Eel) 

Năng lượng dao động: dđ hạt nhân NT quanh vị trí cân bằng PT(Edđ) 

Năng lượng quay: quay phân tử quanh trục nào đó (Eqy) 

E ptử = E el + E dđ + E qy ( E el > E dđ >E qy ) 

❖ Ở 0 o K: e không bị kt, quay không diễn ra, có dao động 

❖ khi E kt tăng 0,03 - 0,3kcal/mol (vi sóng,hồng ngoại xa): sự quay bắt đầu 

diễn ra: ν quay = ΔEq/h 

❖ khi E kt tăng 0,3 - 12 kcal/mol: e chưa kt, λ =2,5-100μm(bxa hồng ngoại 

gần ) :có dao động phân tử 

ν dđ = ΔE dđ/h thu được phổ vạch ν = ν quay + ν dđ 


7/148



❖ λ kt = 190-800nm, E kt lớn hàng chục, hàng trăm Kcal/mol( tử ngoại - khả kiến), 

phân tử hấp thụ bức xạ lớn hơn E kt (e) ta có 

ν = ν el +ν dđ + ν qy 

❖ Các e, nguyên tử tự do hấp thụ bức xạ có Ekt lớn, chuyển sang trạng thái có E 

cao hơn: sau đó hấp thụ , phát bức xạ, hoặc sang 1 trạng thái khác rồi mới bức 

xạ: 3 pp: AAS, AES, AFS 

+hν 

+ΔE nhiệt 

E 0 

Em 

-hν +hν1 -hν2 

AAS 

AES 

AFS 


8/148



1. Phương pháp khúc xạ, dựa trên phép đo chiết xuất của chất nghiên cứu; 

2. Phương pháp phân cực, dựa trên sự nghiên cứu góc quay của mặt phẳng ánh sáng 

phân cực; 

3. Phương pháp phổ hồng ngoại, nghiên cứu sự hấp thụ bức xạ hồng ngoại của chất 

phân tích để định lượng và định tính. 

4. Phương pháp phổ tia X, nghiên cứu sự nhiễu xạ (chủ yếu) của tia X khi chiếu vào 

mẫu nhằm định tính và định lượng. 

5. Phương pháp phổ Raman, nghiên cứu phổ tán xạ của chùm sáng tới có bước sóng 

xác định trong vùng nhìn thấy khi chiếu vào chất phân tích dung dịch, thường ở 

góc 90 o so với tia tới sau khi đã loại chùm sáng huỳnh quang ... 

Những phương pháp này được sử dụng không những định tính và định lượng 

mà còn nghiên cứu cấu trúc của chất. 


9/148


Đại cương về thiết bị đo quang phổ 

• Nhóm các thiết bị quang phân tử, là các thiết bị phân tích chất ở trạng thái 

phân tử. Nhóm này gồm các máy đo: + Máy quang phổ hấp thụ phân tử UV- 

VIS; + Máy đo huỳnh quang phân tử; + Máy hồng ngoại; + Máy đo khúc xạ 

… 

Đặc điểm chung của các thiết bị này là sử dụng sóng điện từ nghiên cứu mẫu ở 

trạng thái phân tử dạng lỏng hoặc rắn. Các máy đo có ba phần chức năng cơ 

bản: Nguồn phát sóng điện từ; Phân giải phổ; Xử lý tín hiệu 

• Nhóm các thiết bị quang nguyên tử, là các thiết bị nghiên cứu các chất phân 

tích ở trạng thái nguyên tử. Nhóm này gồm các máy đo: 

+ Máy quang phổ phát xạ nguyên tử 

+ Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử 

+ Máy huỳnh quang nguyên tử hay có thể gọi phát xạ huỳnh quang nguyên tử. 


10/148



Thiết bị phân giải phổ trong các máy đo quang 

a) Phân giải phổ bằng lăng kính 

Hình 2.9 Phân giải phổ bằng lăng kính 

Lăng kính ABC có chiết suất n, khác với chiết suất của môi trường. Khi chiếu chùm sáng có bước 

sóng và góc tới vào lăng kính có chiết suất n, tia ló có góc lệch đi qua lăng kính. D là góc 

lệch giữa tia tới và tia ló ra khỏi lăng kính. 

Công thức đặc trưng cho lăng kính là: 

A D 

Sin 

2 

dD 

dλ 

 

dn 

dλ 

. 

A 

n.sin 

2 

1 

n 

sin 

và 

2sin(A/2) 

2 

2 

(A/2) 

Nếu góc A là 60 o thì độ tán sắc góc có 

thể tính theo công thức: 

dD 

dλ 

 

dn 

dλ 

. 

2 

(1 

n 

2 

) 


11/148



Thiết bị phân giải phổ trong các máy đo quang 

b) Phân giải phổ bằng cách tử. 

Cách tử có hai loại là phản xạ và truyền qua. Cách tử phản xạ được chế tạo bằng 

tấm nhôm phẳng hoặc lõm, khắc rất nhiều các rãnh nhỏ song song (650-3600 vạch trên 

1mm). Để bảo vệ cách tử sau khi tạo rãnh, người ta phủ một lớp mỏng SiO 2 . 

Hình 2.10 Cách tử phân giải phổ 

Cách tử được điều chế như vậy giống những khe hẹp cỡ nm. Khi chiếu chùm 

sóng điện từ vào cách tử, gặp những khe hẹp cỡ nm xảy ra hiện tượng nhiễu xạ. Tùy 

thuộc vào độ rộng của khe hẹp và tùy thuộc vào bước sóng của tia tới, góc phản xạ r có 

giá trị khác nhau theo biểu thức: 

mλ 

Sinr trong đó r là góc phản xạ, d là độ 

d 

rộng khe hẹp trên cách tử, là bước sóng tới 

(cm), m là bậc nhiễu xạ, là các số nguyên. 


12/148



Thiết bị khuếch đại, nhân quang điện (photomultiplier tube) 

Thiết bị dạng ống, có chức năng chuyển tín hiệu quang (hν) thành tín hiệu 

điện, đồng thời khuếch đại tín hiệu lên có thể đạt hàng triệu lần. 

Tín hiệu quang học là những photon đi 

vào nhân quang điện được chuyển 

thành electron. Các cực 2,3,4,5,6 

thường là các kim loại kiềm, có thế ở 

cực sau cao hơn cực trước để tăng tốc 

cho e. Những thiết bị hiện nay có thể 

nhân 10 7 electron cho mỗi photon 

Hình 2.11 Thiết bị nhân quang điện 


13/148


Quy tắc chọn lọc và cường độ hấp phụ 

❖ Phân tử chỉ hấp thụ những bức xạ tương ứng chính xác với biến 

thiên các mức E của chúng 

❖ Phân tử hấp thụ E đòi hỏi sự chuyển mức E phải có sự thay đổi 

các trung tâm điện tích trong ptử 

❖ Những phân tử đối xứng về mặt điện tích: H 2 , N 2 ... không có 

quang phổ quay và quang phổ dao động vì quay, dao động không 

làm xuất hiện sự bất đối xứng về điện tích 

❖ Quy tắc chọn lọc trên áp dụng cho QPHT, mỗi vùng phổ có quy 

tắc riêng. 


14/148

PHƯƠNG PHÁP PT PHỔ NGUYÊN TỬ -PP AES 

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ NGUYÊN TỬ 

PPPT phổ AES PPPT phổ AAS PPPT phổ AFS 


15/148


STT Tên vùng phổ Độ dài sóng 

1 Tia γ < 0,1nm 

2 Tia X 0,1 ÷ 5nm 

3 Tử ngoại 80 ÷ 400nm 

4 Khả kiến 400 ÷ 800nm 

5 Hồng ngoại 1 ÷ 400µm 

6 Sóng ngắn 400 ÷ 1000µm 

7 Sóng viba 1 ÷ 300µm 

8 Sóng rađa 0,1 ÷ 1cm 

9 Tivi - FM 1 ÷ 10m 

10 Sóng radio 10 ÷ 1500m 

Trong vùng 3 đến 5 là vùng phổ quang học 


16/148

Đặc điểm của phương pháp: 

AES: Atomic Emission Spectrophotometry 

❖ PP AES : Basen và Kirchhoft phát minh năm 1858 

❖ 

❖ 


PP được ứng dụng vào mục đích phân tích định tính, bán 

định lượng và định lượng hầu hết các kim loại và nhiều 

nguyên tố phi kim, như P, Si, As, C, B, độ nhạy cỡ 0,001% 

hoặc thấp hơn. 

Nét đặc thù PP AES : có thể pt được nhiều nguyên tố trong 

1 lần phân tích và có thể pt các nguyên tố trong các đối 

tượng ở rất xa dựa vào ánh sáng phát xạ từ các đối tượng 

đó. 


17/148

❖ 

❖ 

❖ 


Sự xuất hiện phổ phát xạ nguyên tử 

Trong điều kiện bình thường: các (e), NT chuyển động 

trên quỹ đạo có E thấp nhất, khi đó nguyên tử ở trạng thái 

bền vững, cơ bản, không thu, phát E. 

Nếu cung cấp E nguyên tử, sẽ chuyển lên mức E cao kích 

thích và không bền vững, chỉ lưu lại trạng thái này cỡ 10 -8 

giây và có xu hướng trở về trạng thái cơ bản ban đầu, 

nguyên tử sẽ giải phóng E dưới dạng các bức xạ quang 

học. Bức xạ này chính là phổ phát xạ của nguyên tử 

ΔE = E n - E 0 = hv = hc/λ 

h: hằng số Plank = 6,626.10 -27 erk.s = 4,1.10 -15 eV.s 

ΔE < 0 : HTNT, ΔE > 0 : PXNT 


18/148


Sự xuất hiện phổ phát xạ nguyên tử 

❖ Trong nguyên tử sự chuyển E từ E n không chỉ về mức E 0 mà 

chuyển về các mức E 01 , E 02 , E 03 khác nhau, mỗi bước chuyển ta có 

1 tia bức xạ, tức là 1 vạch phổ. Vì vậy 1 nguyên tố bị kích thích, 

có thể phát ra nhiều vạch phổ phát xạ đặc trưng cho nguyên tố. 

❖ Dùng máy quang phổ thu, phân ly chùm tia phát xạ được 1 dải 

phổ. Phổ phát xạ nguyên tố là phổ vạch. 

❖ Trong nguồn sáng ngoài nguyên tử tự do bị kích thích thì có cả 

ion, phân tử, nhóm phân tử phát xạ ra phổ của nó. Do đó phổ 

của mẫu vật luôn gồm 3 thành phần: phổ vạch, phổ đám, phổ liên 

tục. Phổ đám do phát xạ các phân tử, nhóm phân tử. Phổ liên tục 

do vật rắn bị đốt nóng phát ra. 


19/148


Nguyên tắc của phép đo phổ phát xạ: 

Quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu 

Mẫu dd 

Mẫu hơi:Ntử,ion tự do 

Thu, phân ly, ghi phổ 

Ekt 

Phát xạ 

Đánh giá định tính, định lượng phổ 


20/148



21/148


Trang Thiết bị 

❖ Phần 1: Nguồn E để hóa hơi, nguyên tử hóa mẫu và kích 

thích phổ của mẫu phân tích để có phổ của nguyên tố phân 

tích. 

❖ Phần 2: Máy quang phổ để thu, phân ly, ghi lại phổ phát xạ 

của mẫu phân tích theo vùng phổ mong muốn. 

❖Phần 3: Hệ thống trang bị để đánh giá định tính, định lượng 

và chỉ thị hay biểu thị kết quả. 

❖ Trang bị hoàn chỉnh: có thêm: bộ bơm tự động hay đưa 

mẫu vào đó, hệ máy tính, phần mềm của nó. 


22/148


Trang thiết bị 

3.2.1 Sơ đồ máy quang phổ phát xạ nguyên tử 

Nguồn kích 

thích quang phổ 

Nguyên tử hoá và 

kích thích quang phổ 

Phân giải 

phổ 

Khuếch đại 

và ghi phổ 

Hoá hơi 

mẫu 

Hình 3.1 Sơ đồ máy quang phổ phát xạ nguyên tử 

1 Ngọn lửa kích thích phổ 2- Thấu kính 3- Khe đo 

4- Cách tử tạo tia đơn sắc 5- Xử lý tín hiệu 


23/148


Trang thiết bị 

Đèn nguyên tử hóa ngọn lửa (Burner-Perkin-Elmer) 


24/148


NGUỒN 

KÍCH 

THÍCH 

QUANG 

PHỔ PHÁT 

XẠ - ICP 


25/148


Các nguồn kích thích phổ AES 

Nguồn kích thích phổ là nguồn năng lượng chuyển vật liệu mẫu phân tích 

thành trạng thái hơi của các nguyên tử và kích thích đám hơi phát sáng - 

phát xạ 

Các yêu cầu của nguồn kích thích: 

❖ Đảm bảo cho phép pt có độ nhạy cao và cường độ vạch phổ 

nhạy với sự biến thiên Cpt, nhưng không nhạy với dao động làm 

việc. 

❖Nguồn E phải ổn định, bền vững theo thời gian, đảm bảo cho 

phương pháp phân tích có độ lặp lại và ổn định cao. 

❖Nguồn E không đưa thêm phổ phụ làm lẫn phổ mẫu 

❖ Nguồn E không phức tạp, nhưng thay đổi được nhiều thông số 

để chọn các đk phù hợp từng đối tượng, từng nguyên tố. 

❖Nguồn kích thích phải làm tiêu hao ít mẫu 


26/148


Các nguồn kích thích phổ AES 

Ngọn lửa đèn khí 

Hồ quang điện 

tia lửa điện 

Plama cao tần cảm ứng ICP 


27/148

PHƯƠNG PHÁP QUANG NGUYÊN TỬ -PP AES 

Ngọn lửa đèn khí: 

- Cấu tạo: 

t o = 1700 - 3200 o C 

Là nguồn E đầu tiên dùng 

trong phân tích quang phổ 

phát xạ nguyên tử, Bunsen 

và Kirschoff là những người 

đầu tiên dùng nó làm nguồn 

sáng phân tích kim loại kiềm, 

kiểm thổ. Do đơn giản, ổn định, 

độ nhạy tương đối, rẻ tiền, ngày 

nay vẫn dùng phổ biến. 

đuôi và vỏ 

tâm ngọn lửa 

vùng trung tâm 

phần tối 


28/148


❖ 

❖ 


Ứng với nguồn sáng này người ta có 1 phương pháp 

riêng đó là phương pháp phân tích quang phổ ngọn lửa 

(Flame Spectro photometry). 

Các khí đốt để tạo ra ngọn lửa thường là hỗn hợp 2 khí 

(1 khí oxi hóa - 1 khí nhiên liệu) trộn với nhau theo tỷ lệ 

nhất định. Bản chất và thành phần của hỗn hợp khí 

quyết định nhiệt độ của ngọn lửa và hình dáng cấu tạo 

của ngọn lửa. 


29/148



Số TT Loại hỗn hợp khí đốt Nhiệt độ ( o C) 

1 C 2 H 2 + O 2 2400÷3100 

2 C 4 H 10 + O 2 2000÷2550 

3 Khí đốt + O 2 2200÷2500 

4 H 2 + O 2 2100÷2300 

5 C 2 H 2 + không khí 2000÷2450 

6 C 2 H 2 + N 2 O 2400÷2900 

Nhiệt độ của 1 số loại đèn khí 


30/148


Quá trình kích thích phổ trong ngọn lửa: 

pưhh, hòa tan 

hệ thống phun 

Mẫu dung dịch ngọn lửa 

sương mù 

t 0 cao 

dung môi bay hơi 

bột mịn 

t 0 cao 

Hơi PT, NT 

va chạm, trao đổi E 

phân li 

Hơi PT, NT tự do, nhóm NT 

Phát xạ AES 


31/148


Cơ chế quá trình kích thích phổ trong ngọn lửa: 

Hai quá trình chính: 

❖ Nếu E h < E nt : 

Me n X m (r) → Me n X m (k) → mMe(K) + nX(k) 

Me(k) + E → Me(k) * → Me o + n(hv) 

Cơ chế này cho độ ổn định, độ nhạy cao ( Dùng Các 

muối halogen trừ F - , axetat, NO 3- , SO 4 

2- 

) 

❖ Nếu E h > E nt : 

Me n X m (r) → Me(r) → mMe(k) + nX(k) 

Me(k) + E → Me(k)* → Me o + n(hv) 

Cơ chế này cho độ ổn định, độ nhạy kém hơn 

(Dùng cho các muối F - , PO 4 

3- 

, SiO 3 

2- 

, một số NO 3 

-, 

SO 4 

2- 

) 


32/148


Một số quá trình phụ khi kích thích phổ trong ngọn lửa: 

Tạo các hợp chất bền nhiệt chủ yếu là các môno oxit (MeO) 

Sự ion hóa tạo ra ion, chủ yếu ion hóa bậc 1 

Sự hấp thụ bức xạ nguyên tử (quá trình tự đảo) 

Sự phát xạ phổ liên tục của hạt rắn và (e) bị nung nóng. 

Hạn chế quá trình phụ bằng cách: 

Hạn chế MeO: thêm muối Cl - của kim loại kiềm (KCl, CsCl) 

làm nền, kích thích phổ theo cơ chế 1 hoặc kích thích phổ 

trong môi trường khí Ar. 

Loại sự ion hóa của nguyên tố phân tích: thêm vào mẫu 

chất phụ gia muối Hal của kim loại kiềm có thế ion hóa thấp 

hơn nguyên tố phân tích, nguyên tố phân tích sẽ không bị 

ion hóa nữa. 


33/148

❖ 

❖ 

❖ 


Hồ quang điện: 

Là nguồn kích thích có E trung bình và là nguồn kích thích 

vạn năng, kích thích được cả mẫu dẫn điện và không dẫn 

điện. 

t o có thể đạt 3500÷6000 o C. Nó phụ thuộc nhiều vào bản chất 

của nguyên liệu làm điện cực, hồ quang điện cực graphit có 

t o cao nhất. Với t o này nhiều nguyên tố từ nhiều nguyên liệu 

mẫu khác nhau có thể kích thích, hóa hơi, phát xạ. Cho nên 

độ ổn định, độ lặp lại kém ngọn lửa và tia lửa điện. 

Hồ quang là sự phóng điện giữa 2 điện cực có thế thấp giữa 

2 điện cực gần nhau dưới 4mm (dưới 

260V) và dòng cao (từ 8 ÷ 20A). 


34/148


Tia lửa điện: 

❖ t o có thể từ 4000÷6000 o C ở trung tâm plasma. Vì thế phổ phát 

xạ của tia lửa điện chủ yếu là phổ của ion bậc 1 các kim loại. 

❖ Là nguồn kích thích tương đối ổn định và có độ lặp cao nhưng 

độ nhạy kém hồ quang điện, do thời gian ghi phổ dài hơn. 

❖ Là sự phóng điện giữa 2 điện cực có thế hiệu cao 

(10000÷20000KV) và dòng rất thấp (


Plasma cao tần cảm ứng (ICP - Inductively Coupled Plasma): 

❖ Là nguồn phát cao tần cung cấp cho cuộn cảm ứng cao tần ở 

đầu miệng đèn nguyên tử hóa mẫu tạo plasma. 

❖ t o = 5.000÷10.000 o C nên hóa hơi và nguyên tử hóa được hết 

mọi trạng thái của vật liệu mẫu với hiệu suất cao. 

❖ Với plasma này, mọi nguyên tố kim loại đều bị kích thích để 

tạo ra phổ phát xạ của nó. Các hợp chất bền nhiệt cũng bị 

hóa hơi và phân ly thành nguyên tử tự do, nhưng trong 

nguồn năng lượng này phổ phát xạ của ion là chủ yếu. 

❖ Là nguồn phân tích cho độ nhạy rất cao, thường n.10 -4 ÷ 

n.10 -6 % (0,1÷5ng.ml) đối với hầu hết các nguyên tố, có độ ổn 

định cao < 10% trong nồng độ 10 -3 ÷10 -5 %, sai số nhỏ vì sự 

kích thích êm dịu. 


36/148


❖ 

❖ 

❖ 

Plasma cao tần cảm ứng (ICP - Inductively Coupled 

Plasma): 

Có thể định lượng đồng thời nhiều nguyên tố, nên tốc độ 

phản ứng rất cao 40÷120 mẫu/giờ, vùng tuyến tính định 

lượng là rất rộng. 

Ít ảnh hưởng của chất nền (Matrix effect), đây là đặc điểm 

hơn các nguồn E trên. 

Để trang bị nguồn này phải đầu tư rất lớn về kinh phí (rất 

đắt). 


37/148

❖ 

❖ 

❖ 

❖ 


Nguyên tắc và cách chọn nguồn kích thích phổ: 

Chọn đúng nguồn kích thích phổ đảm bảo cho phép phân tích 

đạt kết quả chính xác, độ tin cậy, độ nhạy cao, mặt khác loại 

trừ 1 số yếu tố ảnh hưởng, nâng cao độ nhạy. 

Phải dựa vào đối tượng phân tích thuộc dạng mẫu nào (mẫu 

bột, mẫu rắn, mẫu dung dịch hay hợp kim), 

Dựa vào tính chất cơ lý của từng loại mẫu dễ bay hơi hay khó 

bay hơi, dẫn điện hay không dẫn điện. Ví dụ: phân tích mẫu 

quặng đất đá thì hồ quang có dòng trên 10A là thuận lợi hơn. 

Nhưng khi phân tích mẫu hợp kim thì tia lửa điện lại ưu việt, 

mẫu dung dịch thì dùng ICP. 

Phải dựa vào tính chất và đặc trưng sự kích thích phổ của 

nguyên tố cần xác định 


38/148


❖ 

❖ 

❖ 

Nguyên tắc và cách chọn nguồn kích thích phổ: 

Dựa vào thông số của nguồn kích thích.Phân tích kim loại 

kiềm thì nên dùng ngọn lửa đèn khí hay hồ quang gián 

đoạn. Ngược lại với các nguyên tố V, Zn, W... hợp chất bền 

nhiệt lại phải chọn nguồn kích thích có E cao, hồ quang 

điện có dòng lớn hay ICP. 

Khi chọn nguồn kích thích phải đảm bảo cho phép phân 

tích có độ nhạy cao, ổn định, để có thể dễ phân tích các 

nguyên tố có [ ] nhỏ. 

Phải đảm bảo tiêu tốn ít mẫu, khi cần phải không phá hủy 

mẫu. 


39/148


Đối tượng phân tích của phương pháp AES 

❖ Phân tích định tính, định lượng các nguyên tố hóa 

học, chủ yếu là kim loại 

❖ Đối tượng mẫu khác nhau như địa chất, hóa học, 

luyện kim, hóa dầu, nông nghiệp, thực phẩm, y dược, 

môi trường... 

❖ Thuộc các loại mẫu rắn, mẫu dung dịch, mẫu bột, 

mẫu quặng, mẫu khí, ngoài ra có thể xác định vài á 

kim P, C, Si. 

❖ Đối tượng chính là xác định hàm lượng nhỏ. Đối với 

các phi kim có nhiều hạn chế về độ nhạy và đa số phi 

kim có phổ ở vùng tử ngoại, khả kiến. 


40/148


Ưu- nhược điểm phương pháp AES 

Ưu điểm: 

❖ Có độ nhạy cao, 1 số nguyên tố đạt từ n.10 -3 ÷n.10 -4 %, 

nguồn kích thích ICP độ nhạy có thể đạt từ n.10 -3 ÷n.10 -4 % 

mà không cần phải làm giàu mẫu phân tích. Vì thế nó là 

phương pháp kiểm tra độ tinh khiết của hóa chất, nguyên 

liệu. Phân tích lượng vết các kim loại độc hại trong nhiều 

đối tượng thực phẩm, nước giải khát, môi trường. 

❖ Có khả năng phân tích đồng thời nhiều nguyên tố trong 

mẫu, không cần tách, không tốn thời gian, đặc biệt là phân 

tích định tính và bán định lượng. 

❖ Với những tiến bộ kỹ thuật hiện đại, phép đo chính xác 

cao, nồng độ cỡ ppm, mà sai số


Ưu- nhược, điểm phương pháp AES 

❖ Phương pháp phân tích có thể kiểm tra độ đồng nhất về 

thành phần vật mẫu ở những vị trí khác nhau 

❖ Phổ của mẫu có thể lưu lại để xem xét mà không cần mẫu 

phân tích. 

Nhược điểm: 

❖ Chỉ cho biết được thành phần nguyên tố của mẫu phân 

tích, mà không chỉ ra trạng thái liên kết của nó trong mẫu. 

❖ Độ chính xác của phép phân tích phụ thuộc vào nồng độ 

chính xác của thành phần của dãy mẫu đầu. 


42/148


Các yếu tố ảnh hưởng trong AES 

Các thông số của hệ máy đo phổ 

ĐK hóa hơi, NT hóa, kthích mẫu 

Các kỹ thuật và xử lý mẫu 

Các yếu tố ảnh hưởng phổ 

3 y tố 

chính 

Các yếu tố ảnh hưởng vật lý 

Các yếu ảnh hưởng hóa học 


43/148

PHƯƠNG PHÁP QUANG NGUYÊN TỬ - PP AES 

❖ 

❖ 

❖ 

Các yếu tố về phổ 

Sự phát xạ phổ nền 

Sự chen lấn của các vạch phổ gần nhau 

Sự bức xạ của các hạt rắn 


44/148

PHƯƠNG PHÁP QUANG NGUYÊN TỬ - PP AES 

❖ 

❖ 

❖ 

Các yếu tố vật lý 

Độ nhớt và sức căng bề mặt của dung dịch mẫu ảnh 

hưởng tới tốc độ dẫn mẫu vào buồng aerosol hóa, tốc độ 

dẫn mẫu tỷ lệ nghịch với độ nhớt của dung dịch mẫu. 

Sự ion hóa của chất phân tích. 

Hiện tượng tự đảo: ở vùng có t o thấp, các nguyên tử chất 

phân tích hấp thụ chính tia phát xạ mà các nguyên tử ở 

trong lõi của ngọn lửa sinh ra nên bớt đi 1 phần cường độ 

phát xạ của chất phân tích. 


45/148

❖ 

❖ 

 

 


Các yếu tố hóa học 

Làm giảm cường độ vạch phổ: do tạo hợp chất bền nhiệt, 

khó hóa hơi, nguyên tử hóa (SiO 

2- 3 , SO 

2- 4 , PO 

3- 4 , F - ) 

Tăng cường độ vạch phổ: tạo hợp chất dễ bay hơi, dễ 

nguyên tử hóa (muối HaL của kim loại kiềm thổ hay 

LaCl 3 ). 

Sự tăng cường độ vạch phổ khi nguyên tố phân tích tồn tại 

trong nền những hợp chất dễ hóa hơi. Chất nền là 1 chất 

mang cho sự hóa hơi của các nguyên tố phân tích và làm 

nó được hóa hơi với hiệu suất cao hơn. 

Sự giảm cường độ vạch phổ khi nguyên tố phân tích tồn 

tại trong nền những hợp chất bền nhiệt, khó hóa hơi kìm 

hãm sự hóa hơi nguyên tố phân tích. 


46/148

❖ 

❖ 

❖ 



Nồng độ axit và loại axit trong mẫu: Axit dễ bay hơi ảnh hưởng 

ít, axit càng khó bay hơi càng giảm cường độ 

vạch phổ: HClO 4


❖ 

❖ 


Nồng độ càng lớn, ảnh hưởng càng lớn, nên dùng HCl, 

HNO 3 < 2% là tốt nhất. 

Thành phần nền của mẫu (Matrix effect): 

Mẫu chứa các nguyên tố nền dưới dạng hợp chất bền nhiệt, 

khó bay hơi, khó nguyên tử hóa. 

Hạn chế: tăng t o plasma, thêm phụ gia thích hợp, thay đổi 

nền, tách loại nguyên tố cản trở. Thông dụng nhất là dùng 

thêm phụ gia hay đổi nền mẫu :LaCl 3 , SrCl 2 , LiCl, KCl, 

AlCl 3 , LiBO 2 , NH 4 NO 3 . 


48/148


Phân tích định tính 

● Nguyên tắc: 

Hơi nguyên tử phát xạ 

Nguyên tử và ion phát xạ λ = 196÷1100nm 

Thu, phân li và ghi chùm sáng đó 

Chọn ít nhất 2 vạch đặc trưng nguyên tố (vạch CM) 

Al có vạch đặc trưng UV: 308,215; 309,271nm 

Cu có vạch đặc trưng UV: 324,754; 327,396nm 

Mg có vạch đặc trưng UV: 279,553; 280,270nm 


49/148


❖ 

❖ 

❖ 

❖ 

Các phương pháp phân tích định tính: 

PP1- Phương pháp quan sát trực tiếp trên màn ảnh: 

Trên màn ảnh của máy quang phổ đặt 1 màng mờ có đánh 

dấu vị trí các vạch đặc trưng 1 số nguyên tố xác định 

Bố trí hệ thống kính lúp để phóng đại để quan sát trực 

tiếp trên màn ảnh. 

Dựa vào phổ đặc trưng đã đánh dấu trên màng mờ mà kết 

luận có nguyên tố hay không. 

Phương pháp này nhanh, đơn giản, cho những nguyên 

tố đã có đánh dấu các vạch phổ đặc trưng trên màng mờ 

của máy quang phổ. 


50/148


❖ 

❖ 

❖ 

❖ 


PP2- Phương pháp so sánh phổ: 

Ghi phổ của nguyên tố X nguyên chất kề với phổ của mẫu 

phân tích 

Tìm 1 nhóm vạch đặc trưng của nguyên tố X trong mẫu 

nguyên chất 

So sánh nhóm vạch phổ đó với phổ của mẫu phân tích xem 

có những vạch phổ đặc trưng đó hay không trong phổ của 

mẫu phân tích. 

PP đơn giản, chính xác nhưng cũng chỉ mục đích phân tích 

định tính từng phần. 


51/148

❖ 

❖ 

❖ 

❖ 



Phương pháp phổ chuẩn (dùng bản Atlas): 

Phổ chuẩn hay còn gọi là bản Atlas phổ là các bảng vạch 

phổ của Fe theo 1 máy quang phổ nhất định và phần 

dưới là vị trí phổ đặc trưng của nguyên tố khác 

Ghi phổ của Fe và kề đó ghi phổ của mẫu phân tích. 

Sau đó nhờ máy chiếu phổ và bản Atlas ta nhận biết được 

trong mẫu phân tích chứa nguyên tố nào. 

Phổ Fe được xem là 1 thang độ dài sóng phục vụ cho việc 

đánh dấu vị trí các vạch phổ đặc trưng của các nguyên tố. 

Phương pháp này phục vụ cho phân tích định tính toàn 

diện nhiều nguyên tố. 


52/148


Các phương pháp phân tích bán định lượng: 

PP1 - Phương pháp so sánh 

❖ Đánh giá gần đúng hàm lượng nguyên tố trong mẫu pt nhờ 

quan sát độ đen S hoặc cường độ vạch phát xạ( I λ ) 

❖ Chuẩn bị 1 dãy mẫu đầu có nồng độ tăng dần C 1 , C 2 , ...C n 

❖ Chuẩn bị mẫu phân tích cùng điều kiện trên C x 

❖ Ghi phổ tất cả các dãy mẫu đótrong cùng đk 

❖ Chọn 1 vạch CM đặc trưng so sánh S hoặc I λ 

❖ Nếu I 1 

PP2 - Phương pháp hiện vạch 

❖ Số vạch phổ của 1 nguyên tố càng nhiều khi nồng độ của 

nó trong mẫu càng lớn, ứng với nồng độ C có 1 số vạch 

xuất hiện trong điều kiện TN 

❖ Chuẩn bị dãy mẫu đầu C 1 , C 2 ,...C n ; mẫu pt Cx cùng đk 

❖ Ghi phổ của các mẫu trong cùng đkđã chọn,quan sát tại 

tất cả các nồng độ xem số lượng vạch là bao nhiêu. 

VD C% Pb: C 1 0,001% có các vạch: 2614,2; 2802,00; 2933,06 

C 2 0,005% có các vạch 3 vạch trên rõ + 1 vạch mờ:2663,17 

C 3 0,01% 4 vạch trên rõ + 2873,30 

C 4 0,05% 5 vạch trên rõ 

C x : 2614,2; 2802,00; 2933,06; 2633,17 


54/148

❖ 

❖ 


Phân tích định lượng: 

Phương trình cơ bản và nguyên tắc: 

Nồng độ của nguyên tố cần phải xác định và cường độ 

vạch phổ phát xạ có mối quan hệ tuyến tính: 

I λ = f(C) (1) 

Bằng lý thuyết và thực nghiệm, người ta tìm ra và mô tả 

phương trình Lômaskin - Schraibơ: I λ = aC b (2) 

a: hằng số TN, phụ thuộc các đk hóa hơi, NT hóa mẫu 

b: hằng số bản chất, phụ thuộc nồng độ, tính chất mỗi nguyên tố 

Khi dung dịch loãng thì b=1 (2) trở thành (1) 


55/148


❖ 

❖ 


Phương trình cơ bản và nguyên tắc: 

Trước năm 1965 không xác định được trực tiếp Iλ của 

vạch phổ, người ta phải chiếu chùm phát xạ Iλ lên kính 

ảnhvà đo độ đen S 

Độ đen S λ được tính: 

S λ = γlogI λ 

γ: hệ số nhũ tương của kính ảnh 

Với k = γloga 

S λ = γb.lgC + k (3) 

Phương trình (1, 3) là 2 phương trình cơ bản của phép 

định lượng trong AES. 


56/148



PP1- Phương pháp đường chuẩn 


57/148


Phân tích định lượng 

PP2 - Phương pháp đồ thị chuẩn không đổi 

❖ 

❖ 

Xây dựng 1 đường chuẩn như phương pháp 3 màu đầu gọi 

là đường chuẩn cố định. Nhưng phổ của mẫu đầu để dựng 

đường chuẩn ghi trên 1 kính ảnh riêng gọi là kính ảnh cơ 

sở. 

Phổ mẫu phân tích ghi trên kính ảnh khác gọi là kính ảnh 

phân tích. Để xác định C x ta phải chuyển ΔS x1 tương ứng 

về các giá trị ΔS xo của kính ảnh cơ sở. 


58/148



PP3- Phương pháp thêm tiêu chuẩn: 

❖ Dùng mẫu phân tích làm nền đo được Io (Co) thêm vào 

dung dịch những lượng dung dịch chuẩn vào dung dịch 

phân tích trên theo từng lượng nhất định được C1đo được 

I1, I2... In hoặc (S), dựng đường I = f(c), tính C x . 

Iλ 

Chất chuẩn C o C 1 C 2 C 3 

Chất pt X C x C x C x C x 

X thêm vào 0 C 1 C 2 C 3 

I λ I o I 1 I 2 I 3 

S λ S o S 1 S 2 S 3 

C x ΔC o ΔC 1 ΔC 2 ΔC 3 


59/148



PP4 - Phương pháp theo 1 mẫu chuẩn: 

Với mẫu phân tích: I x = aC x , 

Với mẫu chuẩn: I 1 = aC 1 

I x 

C x = ( )C 1 

I 1 

 


60/148



Phương pháp xác định gián tiếp bằng AES 

❖ 1 chất không có phổ phát xạ nguyên tử, nhưng có thể tạo 

thành hợp chất với nguyên tố khác có phổ phát xạ nguyên 

tử, phản ứng có tính định lượng hoàn toàn. Ví dụ: Để định 

lượng Cl - , người ta cho Cl - tác dụng với Ag + , rồi định 

lượng Ag + , suy ra hàm lượng Cl - . 

❖ Hoặc đưa vào hiệu ứng của chất cần xác định trong 1 vùng 

[ ], nó làm giảm hay tăng tuyến tính cường độ vạch 1 

kim loại Ví dụ: Xác định F - từ 2÷20ppm, đo phổ phát xạ 

nguyên tố Mg 2ppm, vì F - trong vùng nồng độ trên, cường 

độ vạch phát xạ Mg = 285,20 nm sẽ giảm 1 cách tuyến tính 

theo sự tăng nồng độ F - . 


61/148

Phương pháp AAS (Atomic Absorption Spectrophotometry): 

Sự xuất hiện phổ hấp thụ nguyên tử: 

❖ Nguyên tử chuyển sang trạng thái hơi tự do 

❖ Chiếu tia sáng có λ xác định vào đám hơi nguyên tử đó, 

các nguyên tử tự do hấp thụ λ ứng đúng với những tia bức 

xạ mà nó có thể phát ra trong quá trình phát xạ nó 

❖ Lúc này nguyên tử nhận E chuyển lên trạng thái kích 

thích E cao, quá trình đó gọi là quá trình hấp thụ E 

của nguyên tử tự do ở trạng hái hơi và tạo ra phổ 

nguyên tử của nguyên tố đó gọi là phổ AAS. 

❖ 

PHƯƠNG PHÁP PT PHỔ NGUYÊN TỬ -PP AAS 

Năng lượng của tia sáng bị nguyên tử hấp thụ 

ΔE = E m -E o = hv = hC/λ 


62/148


Phương pháp AAS (Atomic Absorption Spectrophotometry): 


❖ Ứng với 1 ΔE có 1 vạch phổ hấp thụ với độ dài sóng λ 1 , đặc 

trưng cho quá trình đó. Phổ hấp thụ nguyên tử cũng là 

phổ vạch. 

❖ Nguyên tử chỉ hấp thụ đối với các vạch phổ nhạy, các vạch 

phổ đặc trưng và các vạch phổ cuối cùng của các nguyên 

tố trong AES. 

❖ Vậy, bằng năng lượng E m ta có phổ phát xạ nguyên tử 

bằng năng lượng chùm tia đơn sắc ta có phổ hấp thụ 

nguyên tử. 

❖ Phần tử hấp thụ E của bức xạ hv là các nguyên tử tự do 

trong đám hơi của nó. 


63/148



E* 

+hν 

(photon) 

+ΔE 

nhiệt 

-hν 

(photon) 

E 0 

Hấp thụ 

phát xạ 


64/148

❖ 

❖ 



Cường độ của vạch phổ hấp thụ có phương trình thực 

nghiệm: 

I o 

A λ = lg = 2,303K v NL = aC b 

I 

K v : hệ số hấp thụ nguyên tử của vạch tần số v và Kv đặc 

trưng riêng cho từng vạch phổ hấp thụ. 

N: nồng độ phân tích của nguyên tố 

a là hằng số thực nghiệm phụ thuộc vào tất cả điều kiện 

hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu. 

b hằng số bản chất phụ thuộc vào từng vạch phổ của từng 

nguyên tố: 0 

Khi b = 1 với nồng độ C nhỏ: A λ = a C 


65/148



Dạng phổ hấp thụ 

A λ 

phát xạ 

hấp thụ 

Độ rộng phổ AAS thường lớn hơn và không đơn sắc như AES 

λ 


66/148


Nguyên tắc của phép đo AAS: 

Mẫu phân tích ban đầu 

Puhh hay hòa tan 

Mẫu phân tích dd 

Trạng thái hơi NT tự do 

Ngọn lửa hay lò Graphit 

NT tự do hấp thụ λ 

λ đặc trưng 

( bức xạ đơn sắc, 

cộng hưởng) 

Phổ hấp thụ 

Máy quang phổ 

Thu, phân ly, đo cường độ 1 vạch 

Định lượng 


67/148


Nguyên tắc của phép đo AAS: 


68/148


Trang bị: 

P1 Nguồn phát bức xạ cộng hưởng 

P2 Hệ thống NT hóa mẫu 

Đèn 

catot 

rỗng 

HCL 

Đèn 

phóng 

điện 

không 

điện 

cực 

EDL 

Nguồn 

phát 

bức xạ 

liên tục 

đã 

được 

biến 

điệu 

kỹ thuật 

NT hóa 

bằng 

ngọn lửa 

(F - AAS) 

flame 

atomic 

absorption 

kỹ thuật 

NT hóa 

không 

ngọn lửa 

ETA-AAS 

Electro 

thermal 

atomization 


69/148


Trang bị: 


70/148


Trang bị: 

Sơ đồ máy 

quang phổ 

hấp thụ 

nguyên tử 

một chùm 

tia và hai 

chùm tia 


71/148


Trang bị: 


72/148


❖ 

❖ 

Trang bị: 

Phần 3: Hệ thống máy quang phổ hấp thụ, nó là bộ đơn 

sắc, có nhiệm vụ thu, phân ly và chọn tia sáng (vạch 

phổ) cần đo hướng vào nhân quang điện để phát hiện 

tín hiệu hấp thụ AAS của vạch phổ. 

Phần 4: Hệ thống chỉ thị tín hiệu hấp thụ của vạch phổ. 

Gồm: điện kế chỉ E hấp thụ của vạch phổ hoặc máy tự 

ghi pic của vạch phổ, máy tính, máy in... 


73/148

● 

❖ 

❖ 

❖ 

❖ 

❖ 


Ưu, nhược điểm của phép đo AAS: 

Ưu điểm: 

Độ nhạy cao, độ chọn lọc tương đối cao, xđ gần 60 nguyên 

tố với độ nhạy 10 -4 ÷10 -5 . Nếu dùng kỹ thuật ETA - AAS có 

thể đạt đến 10 -7 %. 

Phương pháp xác định vết kim loại trong y học, sinh học, 

nông nghiệp, kiểm tra các hóa chất có độ tinh khiết cao. 

Không phải làm giàu trước, tốn ít mẫu, tốn ít thời gian, 

không cần sử dụng nhiều hóa chất tinh khiết cao, tránh 

được nhiễm bẩn mẫu khi xử lý qua các giai đoạn. 

Các động tác thực hiện nhẹ nhàng, kết quả có thể lưu lại, 

xác định đồng thời nhiều nguyên tố trong 1 mẫu, kết quả 

ổn định, sai số nhỏ < 15% vùng 1÷ 2ppm. 

Là 1 pp tiêu chuẩn 


74/148

❖ 

❖ 

❖ 


Máy AAS đắt tiền 

Nhược điểm: 

Do độ nhạy cao, nên sự nhiễm bẩn có ý nghĩa với kết quả 

phân tích hàm lượng vết, vì thế môi trường thí nghiệm 

phải sạch, máy móc khá tinh vi, phức tạp, cần có kỹ sư có 

trình độ cao để bảo dưỡng, chăm sóc, thao tác phải thành 

thạo. 

Chỉ cho biết thành phần nguyên tố của chất trong mẫu 

phân tích mà không chỉ ra trạng thái liên kết của nguyên 

tố trong mẫu. 


75/148

❖ 

❖ 

❖ 

❖ 

❖ 

❖ 


Kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa - (F-AAS) 

Yêu cầu và nhiệm vụ: 

PP dùng E nhiệt của ngọn lửa đèn khí hóa hơi nguyên tử 

có khả năng hấp thụ λ đơn sắc để tạo ra phổ AAS 

Yêu cầu 1: Làm nóng đều mẫu phân tích, hóa hơi và 

nguyên tử hóa mẫu với hiệu suất cao. 

Yêu cầu 2: t o của ngọn lửa đủ lớn ,ổn định theo t và lặp lại 

Yêu cầu 3: Ngọn lửa thuần khiết, không sinh ra vạch phụ 

quấy rối, chen lấn phép đo. Quá trình ion hóa, phát xạ 

phải không đáng kể. 

Yêu cầu 4: Phải có bề dày đủ lớn, bề dày có thể thay đổi 

được thường 2cm÷10cm. 

Yêu cầu 5: Tiêu tốn ít mẫu phân tích. 


76/148

❖ 

❖ 

❖ 

❖ 


Kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa - (F-AAS) 

Cấu tạo ngọn lửa: 

Để tạo ngọn lửa, người ta dùng hỗn hợp khí khác nhau 

như trong phương pháp AES. 

Phần tối của ngọn lửa: trong hỗn hợp này, hỗn hợp khí 

được trộn đều và đốt nóng cùng với hạt sol khí của mẫu 

phân tích. t o ≈ 700÷1200 o C. Dung môi hòa tan mẫu sẽ bay 

hơi trong phần này, mẫu được sấy nóng. 

Trung tâm ngọn lửa, t o cao, có màu xanh rất nhạt hoặc 

không màu, người ta đưa mẫu vào phần này để nguyên tử 

hóa và thực hiện phép đo. Nguồn đơn sắc phải chiếu qua 

phần này của ngọn lửa. 

Phần 3: Đuôi của ngọn lửa: t o thấp, ngọn lửa có màu vàng, 

có nhiều phản ứng thứ cấp. 


77/148

Những quá trình xảy ra trong ngọn lửa: 

❖ Nếu E hóa hơi < E nguyên tử hóa : (E h < E a ) 

MnAm (l) → MnAm (k) → nM(k) + mA(k) 

M(k) + nhv → phổ AAS 

Muối halogenua (trừ F), muối axêtat, 1 số muối nitrat, 1 

❖ 


số muối sunfat của k.loại theo cơ chế này-cơ chế ổn định. 

Nếu Eh > Ea: 

MnAm (l) → nM(r, l) → mA(r, l) + nM(k) 

M(k) + nhv → phổ AAS 

Muối kim loại với sunfat, photphat, silicat, flo theo cơ chế 

này - cơ chế này không ổn định, người ta thường thêm vào 

mẫu các muối Hal, hay axêtat của kim loại kiềm làm nền 

mẫu để hướng qt chính xảy ra theo cơ chế 1 ưu việt hơn. 


78/148


Những quá trình xảy ra trong ngọn lửa 

Quá trình phụ: 

❖ Sự ion hóa nguyên tố phân tích 

❖ Sự phát xạ, sự hấp thụ của phân tử 

❖ Sự tạo thành hợp chất bền nhiệt. 


79/148


Kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa (ETA-AAS): 

Ưu - nhược điểm 

• Kỹ thuật này có độ nhạy rất cao cỡ ppb - gấp hàng trăm, hàng 

nghìn lần kỹ thuật F-AAS. 

• Do đó trong nhiều trường hợp không cần làm giàu sơ bộ, tuy 

nhiên độ ổn định kém hơn F-AAS, ảnh hưởng phổ nền lớn. 

• Với sự phát triển vật lý và kỹ thuật đo hiện đại, người ta có thể 

khắc phục nhược điểm này không khó khăn lắm, bằng cách bổ 

sung hệ thống chính nền. Kỹ thuật này lại tiếu tốn ít mẫu 

20÷50 µl. 


80/148


❖ 

❖ 

❖ 

Kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa (ETA-AAS): 

Nguyên tắc: 

Là quá trình nguyên tử hóa mẫu tức khắc trong thời gian 

rất ngắn, nhờ năng lượng của dòng điện công suất lớn và 

trong môi trường khí trơ. Quá trình xảy ra trong cuvet 

graphit hay thuyền Ta nhỏ. 

I = 50÷600A, U


Các giai đoạn trong kỹ thuật ETA-AAS: 

3 giai đoạn, 60-80s 

Sấy khô mẫu Tro hóa luyện mẫu NT hóa mẫu 

- Dung môi bay hơi 

- T 0, t phụ thuộc 

bản chất, dung môi 

- Mẫu vô cơ: 100-150 0 C 

25-40s,V=100μl, 

tăng t 0 C từ từ: 5-8 0 C 

- Mẫu HC: t 0 C thấp 

trong dmHC, 100 0 C 

- Đốt Chất HC, mùn 

- 1 Ntố có t 0 giới hạn 

Si(1100 0 C),Ni(1000 0 C) 

Pb(600 0 C) 

- 30-60s,V

❖ 

❖ 


Các yếu tố ảnh hưởng trong kỹ thuật ETA - AAS 

Môi trường khí trơ: 

-Khí trơ làm môi trường cho quá trình nguyên tử hóa là 

Ar, N 2 , He, không có oxi, không xuất hiện hợp chất bền 

nhiệt MeO, MeOX, bản chất, thành phần, tốc độ dẫn khí 

trơ vào trong cuvet graphit đều ảnh hưởng tới cường độ 

vạch phổ và t o của cuvet graphit. 

- Loại Ar là khí tốt nhất, tốc độ dẫn khí tăng thì cường độ 

vạch giảm, nên khi đo cường độ vạch, tốc độ dẫn không 

đổi, có thể tắt trong giai đoạn nguyên tử hóa. 

Công suất đốt nóng cuvet graphit: 

Công suất đốt nóng tăng thì cường độ vạch tăng, nhưng 

chỉ trong 1 giới hạn khi công suất đốt nóng cuvet graphit< 

6 kW. 


83/148


Các yếu tố ảnh hưởng trong kỹ thuật ETA - AAS 

❖ 

❖ 

Tốc độ đốt nóng cuvet graphit: 

Tốc độ đốt nóng và thời gian nguyên tử hóa tỷ lệ nghịch với 

nhau. 

Loại cuvet graphit 

Các loại graphit được hoạt hóa toàn phần thường cho kết 

quả tốt nhất, độ nhạy cao, độ ổn định cao. 

Loại chỉ hoạt hóa bề mặt hoặc không hoạt hóa cho kết quả 

kém. 


84/148

❖ 

❖ 


Các quá trình trong cuvet graphit: 

Sự bay hơi của dung môi: 

Dung môi bay hơi để lại các hạt mẫu là bột mịn của các 

muối khô trong cuvet graphit. 

Sự tro hóa (đốt cháy) các hợp chất hữu cơ và mùn: 

Các chất hữu cơ tro hóa tạo ra CO, CO 2 , H 2 O bay đi để 

lại phần bả vô cơ của mẫu, là các muối, oxit của mẫu, tiếp 

đó các bã được nung nóng chảy, bị phân hủy tùy theo 

nhiệt độ tro hóa đã chọn và bản chất hợp chất mẫu. Lúc 

này mẫu được luyện thành thể nóng chảy đồng nhất. 


85/148



❖ 

Sự hóa hơi của các hợp phần mẫu ở dạng phân tử: 

- Nếu: Eh < Ea thì: 

(a) 

MxXy(r, l) → MxXy(k) → xM(k) + yX 

(b) MxOy(r, l) → MxOy(k) → xM(k) + O 2 

(c) 

M(k) + hv → phổ AAS 

Quá trình (a) xảy ra với muối halogenua kim loại, (b) là các 

oxit kim loại dễ hóa hơi. 


86/148



- Nếu Eh > Ea 

(f) MxXy(r, l) → xM(r, l) + yX(k) 

xM(k) 

(g) MxXy(r, l) → xMO(r, l) + yX(k) 

xM(k) 

(h) MxOy(r, l) → xM(r, l) → xM(k) 

(i) MxOy(r, l) → xMO(r, l) → xM(r, l) → xM(k) 

Sau đó: M(k) + nhv → phổ AAS 

Quá trình f, g là các muối kim loại của NO 3- , CO 3 

2- 

, SO 4 

2- 

, 

PO 4 

3- 

, h, i là các hợp chất oxit 


87/148



❖ 

Sự tạo thành hợp chất cacbua kim loại: 

Thường xảy ra giữa oxit mono kim loại với cacbon của 

cuvet graphit ở thể lỏng, rắn. 

M + xC → MCx 

MO + xC → MCx + O 2 

Sau đó các cacbua sẽ hóa hơi và nguyên tử hóa. 

Người ta thường cho thêm vào mẫu NH 4 NO 3 , LiBO 2 để 

loại trừ sự xuất hiện cacbua. 


88/148


Các yếu tố ảnh hưởng trong AAS 

Nhóm ảnh hưởng về phổ 

Nhóm ảnh hưởng vật lý 



89/148

❖ 

❖ 

❖ 



Nhóm ảnh hưởng về phổ 

Ảnh hưởng của sự hấp thụ nền: phụ thuộc rất nhiều vào 

thành phần nền (matrix của mẫu), phải có hệ thống bổ 

chính nền: đèn H 2 nặng (đèn D 2 ), dùng cả hiệu ứng 

Zeman. 

Ảnh hưởng sự chen lẫn của vạch phổ: 

Nguyên tố thứ 3 ở trong mẫu phân tích có nồng độ lớn và 

đó thường là nguyên tố cơ sở của mẫu. Tuy nguyên tố này 

có vạch phổ không nhạy, nhưng nồng độ lớn nên vạch phổ 

của nó rộng, nếu nó nằm cạnh vạch phổ phân tích nên 

chen lấn. 

Sự hấp thụ của các hạt rắn. 


90/148



Nhóm các ảnh hưởng vật lý: 

❖ Độ nhớt và sức căng bề mặt của dung dịch mẫu, nó ảnh 

hưởng tới tốc độ dẫn mẫu vào buồng aerosol hóa. 

❖ Hiệu ứng lưu lại: 1 lượng nhỏ chất phân tích không bị 

nguyên tử hóa lưu lại trên bề mặt cuvet, tích tụ dần. 

❖ Sự phát xạ của nguyên tố phân tích. 


91/148

❖ 




Có thể làm tăng hay giảm cường độ vạch phổ 

Nồng độ axit và loại axit trong dung dịch mẫu: 

Chúng ảnh hưởng qua tốc độ dẫn mẫu, khả năng hóa hơi 

và nguyên tử hóa mẫu. 

Ảnh hưởng này thường gắn với loại anion. Axit càng khó 

bay hơi và bền nhiệt thì càng làm giảm cường độ vạch 

phổ. Theo thứ tự: HClO 4

❖ 

❖ 




Thành phần nền của mẫu: (Matrix effect) 

- Do sự tồn tại của các hợp chất hữu cơ bền nhiệt trong 

môi trường hấp thụ 

- Tăng t o nguyên tử hóa hay thêm phụ gia: như LaCl 3 , 

SrCl 2 , LiCl, KCl, AlCl 3 được sử dụng rộng rãi nhất đối với 

phép đo F-AAS, còn ETA-AAS hay dùng LiBO 2 , NH 4 NO 3 . 

Ảnh hưởng dung môi hữu cơ: 

- DMHC có thể tăng độ nhạy lên 2÷3 lần, nếu không tinh 

khiết có thể gây nhiễm bẩn mẫu. Dung môi MIBK 

(Mêthyl izotutyl ketone) điển hình để chiết phức Me- 

APDC cho phép đo F-AAS (APDC: Aminium Pyrolydine 

Dithio Carbamate). 


93/148

❖ 

❖ 

❖ 


Phân tích định lượng bằng phổ AAS: 

Giữa độ hấp thụ của 1 vạch phổ của 1 nguyên tố phân tích 

và nồng độ của nó trong môi trường hấp thụ cũng tuân 

theo định luật LamBe-Bia. 

Nếu chiếu chùm tia sáng đơn sắc cường độ I o đi qua môi 

trường chứa 1 loại nguyên tử tự do nồng độ C và bề dày l 

thì: 

I o 

A λ = lg = k ' lC 

I 

Giống như trắc quang, AES thì AAS cũng có nhiều 

phương pháp để định lượng: phương trình đường chuẩn, 

phương pháp thêm tiêu chuẩn, phương pháp đồ thị không 

đổi, phương pháp dùng 1 mẫu chuẩn. 


94/148

PHƯƠNG PHÁP AAS - 

KỸ THUẬT HÓA HƠI LẠNH XÁC ĐỊNH Hg 

❖ 

❖ 

❖ 

❖ 


Đặc điểm Hg: Dễ bay hơi ở t o , P thường nên thường sử dụng 

phương pháp AAS hóa hơi lạnh (Cold - Vapor - AAS: CV-AAS). 

Thiết bị: Ngoài thiết bị AAS còn có hệ thống phụ tùng cho kỹ 

thuật hóa hơi lạnh. 

Nguyên nhân dùng kỹ thuật hóa hơi lạnh: Nhiệt độ nguyên tử 

hóa (từ ion sang nguyên tử) cao (Hg 2+ → Hg hơi, As 3+ →As o hơi) 

Tuy nhiên, nhiệt độ bay hơi nguyên tử thấp. Nếu dùng F - AAS, 

ETA - AAS dễ bị mất mẫu. 

Kỹ thuật này áp dụng cho Hg, As, Se, Te, Sb, Sn, Bi... dễ chuyển 

về nguyên tử tự do hoặc hiđrua dễ bay hơi nhờ chất khử: Bột Zn, 

Mg, NaBH 4 , SnCl 2 ... 

95/148




❖ 

Phản ứng: 

2NaBH 4 + Hg 2+ → Hg o +B 2 H 6 ↑+H 2 +2Na + 

❖ 

Hg 2+ (dd) → Hg → Hg o (hơi ở t o phòng) 

SnCl 2 + Hg 2+ → Sn 4+ + Hg + 2Cl - 

Phản ứng diễn ra trong bình kín, sau đó Hg nhờ khí mang 

dẫn tới cuvet thạch anh nằm trên chùm sáng đèn catot rỗng 

để đo AAS. 

96/148



NaBH 4 

Khí mang N 2 , Ar 

đến bộ phận nguyên tử hóa 

Mẫu được axit hóa 

Sơ đồ thiết bị hóa hơi lạnh: 

97/148


KỸ THUẬT HIĐRUA HÓA XÁC ĐỊNH As, Se 

Nguyên tắc tạo hiđrua 

■ Tương tự như với Hg: người ta dùng chất khử là kim 

loại, axit hoặc NaBH 4 . 

■ Phản ứng: Zn + 2H + → Zn 2+ + 2H 

BH 4- + 3H 2 O + H + → H 3 BO 3 + 8H 

A m+ + (m+n)H → AH n + mH + 

■ AH n được mang vào buồng nguyên tử hóa bằng dòng khí 

mang N 2 , Ar liên tục. As hấp thụ cực đại ở 193,7nm, Se 

hấp thụ ở 196,0nm. 

■ Giới hạn phát hiện: với As, Se: 0,002mg/l; vùng nồng độ 

tối ưu 0,002 - 0,02 mg/l. 

98/148

❖ 



Dạng hiđrua của As, Se: 

Dung dịch asenic pH < 1 thường là As(V), nhưng độ hấp 

thụ AsH 5



❖ 

❖ 

❖ 

❖ 

Lưu ý quy trình phân hủy mẫu nước xác định As, Se: 

Sử dụng hỗn hợp H 2 SO 4 - HNO 3 : chỉ chuyển được As 

dạng vô cơ lên As(V) mà không chuyển được As dạng hữu 

cơ. 

Sử dụng hỗn hợp 3 axit H 2 SO 4 - HNO 3 - HClO 4 phân hủy 

được dạng vô cơ, hữu cơ và các phần tử rắn trong mẫu. 

Phân hủy bằng KMnO 4 cũng hữu hiệu khi chuyển As, Se 

lên As(V), Se(VI) trong mẫu nước bề mặt, nước thải. 

Phương pháp khử Se(VI) trong HCl dưới áp suất cao chỉ 

khử Se ở dạng vô cơ mà không khử được Se ở dạng hữu 

cơ. 

100/148



❖ 

Thiết bị: 

❖ Máy quang phổ AAS: Có bộ nguyên tử hóa sử dụng 1 

trong các cách: 

- Sử dụng đèn nguyên tử hóa: cho hỗn hợp khí trơ Argon, 

hay N 2 có không khí trộn với H 2 . 

- Ống thạch anh 10 - 20cm, đốt ngoài bằng dây điện trở 

quấn ngoài cho phép nâng t o = 900 o C. 

- Ống thạch anh hình trụ đốt trong bằng hỗn hợp hiđro - 

O 2 không khí. 

❖ Bình phản ứng tạo AsH 3 , SeH 4 . 

Ống nhỏ giọt, bơm tiêm để nhỏ NaBH 4 dùng nhỏ 0,5÷3ml. 

101/148

PPPT PHỔ HUỲNH QUANG NGUYÊN TỬ -PP AFS 

Sự xuất hiện phổ AFS 

(Atomic fluorescence spectrphotometry) 

❖ Trong ngọn lửa: t 0 cao, các nguyên tử tự do hấp thụ E của bức xạ 

điện từ, bị chuyển lên trạng thái kích thích có E* nhờ nguồn KT 

huỳnh quang, khi trở về mức E thấp hơn phát bức xạ HQ 

❖ bức xạ HQ đặc trưng đẳng hướng trong không gian 

❖ Đây là pp mới nhất trong các pppt phổ NT dùng ngọn lửa 

❖ PP có độ nhạy cao, độ lặp lại tốt, phép đo tiện lợi, cạnh tranh 

AES, AAS. 


102/148


Sơ đồ đo phổ huỳnh quang nguyên tử dùng ngọn lửa 

1 2 

P 0 

ngọn lửa 

P 

nguồn bức xạ 

thấu kính 

3 

Monokhromato 

chọn λ hq 

5 

4 

Detector 

cấu trúc ghi phổ AFS 


103/148


Phương pháp ghi phổAFS 

❖ Phải chọn λ kt phù hợp và chọn λhq thích hợp 

❖ Dùng máy đo HQ hoặc quang phổ kế HQ 

❖ Ihq = k(I 0 - I) = 2,303k' .I 0 ε. l.C = K.C 

I 0: cường độ bức xạ tới đơn sắc 

I: cường độ bức xạ truyền qua 

❖ Nguồn kích thích: có độ sáng mạnh, bền, có λ thích hợp 

như: đèn hồ quang Hg, Xe, đèn cao áp Hg, đèn Hg - Xe, hiện đại 

như lazecho phép PT đồng thời nhiều NT 

❖ Các PP định lượng: tương tự AAS, AES 

công suất HQ(I hq ) 

ppm 


104/148


Ứng dụng của AFS 

❖ PT định tính: Không phải công cụ tốt vì các PT có cấu trúc 

khác nhau không nhiều có đặc điểm phổ giống nhau 

❖ PT định lượng: Xác định hàm lượng NT, nhiều NT trong 

cùng 1 đối tượng PT dạng vết, siêu vết cho độ nhạy, độ 

chọn lọc cao 

❖ AFS có độ nhạy cao do kết hợp được 2 ưu điểm: đo trực 

tiếp Ihq và dùng thêm nguồn kích thích phụ 

❖ AFS cho phép xác định đồng thời nhiều nguyên tố trong 

đối tượng phân tích 


105/148

Bài KTĐK(90Ph) 

So sánh các kỹ thuật nguyên tử hóa trong các 

phương pháp AAS - AES – AFS. Nêu phạm vi 

ứng dụng của 3 phương pháp đó 


106/148 

http://www.gdt.gov.vn

Trân trọng cảm ơn!

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VẬT LÝ ỨNG DỤNG TRONG HÓA HỌC ĐINH THỊ TRƯỜNG GIANG

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?