Bài giảng Quang phổ học: Chương 7 - Quang phổ hấp thu nguyên tử

CHÆ SOÁ KHUÙC XA<br /> <br /> QUANG PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ<br /> (A.A.S - Atomic absorption spectrophotometry)<br /> NGUYEÂN TÖÛ<br /> <br /> PHAÂN TÖÛ<br /> <br /> HAÁP THU<br /> <br /> UV-VIS<br /> I.R<br /> <br /> MOÂ HÌNH NGUYEÂN TÖÛ<br /> <br /> PHAÙT XAÏ<br /> <br /> F.S<br /> <br /> HAÁP THU<br /> <br /> A.A.S.<br /> <br /> PHAÙT XAÏ<br /> <br /> A.E.S<br /> A.F.S<br /> I.C.P<br /> 1<br /> <br /> QUANG PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ<br /> (A.A.S - Atomic absorption spectrophotometry)<br /> Hấp thu nguyên tử là một quá trình lý hóa liên quan tới sự<br /> hấp thu ánh sáng bởi các nguyên tử tự do của một nguyên tố<br /> ở bước sóng cộng hưởng đặc trưng cho nguyên tố đó.<br /> • Phổ hấp thu nguyên tử là phổ vạch (của phần lớn các<br /> nguyên tử trong hệ thống tuần hoàn) khác với phổ hấp thu<br /> phân tử là phổ liên tục.<br /> • Phổ hấp thu nguyên tử có được là do sự thay đổi trạng thái<br /> năng lượng của điện tử hoá trị trong nguyên tử.<br /> • Trong phổ nguyên tử năng lượng phát xạ bằng đúng năng<br /> lượng kích thích ( nghĩa là BX = KT ) (khác với phổ phân tử)<br /> • Mỗi nguyên tử có vạch cộng hưởng đặc trưng, đó là vạch<br /> bức xạ ứng với sự chuyển mức năng lượng từ mức thấp<br /> 3<br /> nhất của trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản.<br /> <br /> 2<br /> <br /> THUYẾT CẤU TẠO NGUYÊN TỬ CỦA BOHR<br /> THUYẾT LƯỢNG TƯÛ<br /> <br /> •<br /> <br /> • Mỗi điện tử của nguyên tử phân bố trên một<br /> qũy đạo mang một mức năng lượng nhất định<br /> khác biệt nhau, biểu thị bởi các số lượng tử : n, l,<br /> m, s.<br /> <br /> • Do đó hai điện tử của cùng một nguyên tử<br /> không thể đồng thời có cùng một mức năng<br /> lượng hay nói cách khác có cùng số lượng tử<br /> giống nhau (khác nhau số lượng tử spin s).<br /> <br /> 4<br /> <br /> 1<br /> <br /> CHÆ SOÁ KHUÙC XA<br /> <br /> QUÁ TRÌNH HẤP THU VÀ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ<br /> <br /> SỐ LƯỢNG TỬ<br /> Tên gọi<br /> Số lượng<br /> tử chính<br /> Số lượng<br /> tử phụ<br /> Số lượng<br /> tử từ<br /> Số lượng<br /> tử spin<br /> <br /> Ký<br /> Giá trị<br /> hiệu<br /> n<br /> 1, 2, 3, 4, ...<br /> l<br /> <br /> 0, ..., n-1<br /> <br /> Danh hiệu<br /> Lớp chính K, L,<br /> M, N, ...<br /> Lớp phụ s, p, d,<br /> f, ...<br /> <br /> Ví dụ<br /> 3<br /> 0, 1, 2<br /> <br /> m<br /> <br /> -l , .. 0 ..., l<br /> <br /> -2, -1, 0,<br /> 1, 2<br /> <br /> s<br /> <br /> -1/2, +1/2<br /> <br /> -1/2, +1/2<br /> <br /> 5<br /> <br /> 6<br /> <br /> THUYẾT CẤU TẠO NGUYÊN TỬ CỦA BOHR<br /> THUYẾT LƯỢNG TỬ<br /> <br /> Na11<br /> 23<br /> <br /> THUYẾT CẤU TẠO NGUYÊN TỬ CỦA BOHR<br /> THUYẾT LƯỢNG TỬ<br /> 589<br /> <br /> 1s2 2s2 2p6 3s1<br /> hn<br /> <br /> 330<br /> <br /> Năng<br /> lượng<br /> (eV)<br /> <br /> 285<br /> <br /> Kích thích Phát xạ<br /> 7<br /> <br /> Bước sóng (nm)<br /> 8<br /> <br /> 2<br /> <br /> CHÆ SOÁ KHUÙC XA<br /> <br />  Các nguyên tố á kim và phần lớn các nguyên tố phi<br /> kim, khoảng năng lượng E0-1 khá lớn nên chỉ có các<br /> photon có năng lượng lớn nằm ở trong vùng UV chân<br /> không và trong vùng tia X mới đủ để kích thích<br /> <br />  Các nguyên tố kim loại chuyển tiếp (Fe, Zn, Cu, Pb, Hg,<br /> Mg, Mn...) có các điện tử hóa trị liên kết lỏng lẻo với hạt<br /> nhân và chúng có thể bị kích thích bởi các photon có<br /> bước sóng ở vùng 190 – 900 nm<br /> 9<br /> <br /> Quá trình hấp thu nguyên tử<br /> trạng thái cơ bản<br /> <br /> trạng thái kích thích.<br /> <br /> Quá trình phát xạ nguyên tử<br /> trạng thái kích thích<br /> <br /> trạng thái cơ bản.<br /> <br />  Phương trình Boltzmann: tỉ lệ mật độ dân số nguyên tử ở<br /> trạng thái kích thích trên mật độ dân số nguyên tử ở trạng<br /> thái cơ bản<br /> <br /> N1 N 0  ( g1 g 0 ).e  E / kT<br /> N1<br /> e<br /> N0<br /> <br /> <br /> <br /> E<br /> k .T<br /> <br /> N1<br /> E<br /> =1N0<br /> k .T<br /> <br /> 10<br /> <br /> N1 N 0  ( g1 g 0 ).e  E / kT<br /> <br /> Nguyeân Böôùc soùng<br /> töû<br /> haáp thu (nm)<br /> Na<br /> Ca<br /> Zn<br /> <br /> 589,0<br /> 422,7<br /> 213,9<br /> <br /> N1/ N0<br /> 2000 oK<br /> 9,86x10-6<br /> 1,21x10-7<br /> 7,31x10-15<br /> <br /> 4000 oK<br /> 4,44x10-3<br /> 6,03x10-4<br /> 1,48x10-7<br /> <br /> N1<br />