Công nghệ hóa học - Phương pháp phân tích phổ nguyên tử - AAS và AES

Nội dung text: Công nghệ hóa học - Phương pháp phân tích phổ nguyên tử - AAS và AES

1. Phương pháp phân tích phổ nguyên tử - AAS và AES XÁC ĐỊNH CÁC KIM LOẠI TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ NGUYÊN TỬ ; Giảng viên: Nguyễn Thị Hoa Mai XÁC ĐỊNH VITAMIN B12 TRONG MỘT SỐ DƯỢC PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁPCỰC PHỔ XUNG VI PHÂN GVHD: GS.TS. Từ Vọng Nghi SV: Nguyễn Thị Thu Trang K49A hóa học
2. Nội dung trình bày 1 Mở đầu 2 Sự xuất hiện phổ 3 Nguyên tắc của AAS và AES 4 Kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu 5 Đối tượng và phạm vi ứng dụng 6 Ứng dụng
3. Phần 1.Mở đầu PT quang phổ là tên gọi chung cho một hệ các pp phân tích quang học dựa trên cơ sở ứng dụng những tính chất quang học của nt, ion, pt và nhóm nt như tính phát xạ, tính hấp thụ, Phương pháp phân tích phổ nguyên tử gồm có: -Phổ phát xạ nguyên tử ( AES) -Phổ hấp thụ nguyên tử ( AAS) -Phổ huỳnh quang nguyên tử
4. Phần 2: Sự xuất hiện phổ phát xạ và phổ hấp thụ của nguyên tử ◼ Nguyên tử(ttcb): có mức năng lượng thấp nhất và bền vững nhất (ko thu, phát năng lượng) ◼ Khi có một nguồn năng lượng từ bên ngoài (nhiệt, điện, hóa) thì các nguyên tử ở trạng thái khí sẽ hấp thụ năng lượng và chuyển lên trạng thái kích thích và khi đó hình thành phổ hấp thụ nguyên tử) -8 ◼ TTKT không bền(10 s): Nguyên tử từ ttkt chuyển về tt có mức nl thấp hơn (ttcb) và khi đó hình thành phổ phát xạ nguyên tử
5. Phần 2. Sự xuất hiện phổ E (photon) − h - (photon) hấp thụ phát xạ ~0% population Emission Absorption Energy ∆E= (Em-E0) = hv~100% =h population C/ƛ
6. Cường độ của vạch phổ hấp thụ (phát xạ) nguyên tử: –(K.N.L) ◼ Định luật Lambe Bear: I=I0 e ◼ Hay A= logIo/I = 2.303 K. N. L Trong đó: A: độ hấp thụ hay phát xạ N: Nồng độ của mẫu (hơi) L: Bề dày môi trường hấp thụ K: hệ số thực nghiệm Vậy A= K’ .Cb (A tỉ lệ tuyến tính với nồng độ mẫu khi b =1)
7. Phần 3.Nguyên tắc phép đo Mẫu Nguồn năng lượng Hóa hơi→Nguyên tử 1.Ngọn lửa đèn khí hoá mẫu 2.Hồ quang điện 3.Tia lửa điện 4.ICP Máy ghi phổ, thu, phân ly,và ghi phổ bằng tế bào nhân quang điện
8. Trang bị phép đo Hệ thống Nguồn nguyên tử hóa Bộ phát Bộ đơn hiện sắc Hệ điện tử
9. Phần 4. Kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu KT Nguyên tử hóa mẫu Hồ quang điện Ngọn lửa (F-AAS) ICP và tia điện (1700-3200oc) 5000-100000c (3000-60000c)
10. Nguyên tử hoá bằng ngọn lửa Nguyên tắc : Dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hóa hơi và nguyên tử hóa (1700-32000c)
11. Nguyên tử hoá bằng ngọn lửa ◼ Sơ đồ mô phỏng phương pháp FAAS
12. Nguyên tử hoá không ngọn lửa (Hồ quang điện) Đặc điểm ➢ Ưu điểm: Độ nhạy cao(ppb) Tốn ít mẫu (20ml – 50ml) Quá trình nguyên tử hoá xảy ra tức khắc ➢ Nhược điểm : Độ ổn định kém do hiện tượng lưu lại mẫu trên bề mặt cuvet Ảnh hưởng phồ nền lớn Nguyên tắc: ➢ Dùng năng lượng nhiệt có điện thế thấp, có cường độ cao ➢ Dụng cụ nguyên tử hoá mẫu: cuvet graphit, cốc graphit,thuyền kim loại chịu nhiệt như Ta
13. Nguyên tử hoá không ngọn lửa Các giai đoạn: ▪ Sấy khô mẫu ▪ Tro hóa ▪ Nguyên tử hóa
14. Nguyên tử hoá không ngọn lửa Cuvet Graphite: ▪ Có thể sử dụng tới khi hỏng nếu độ nhạy và độ lặp lại của máy không ảnh hưởng. ▪ Sử dụng được khoảng 2000 lần với mẫu thường ▪ Với mẫu có nồng độ acid cao thì chỉ dùng đc khoảng 300 lần
15. Tối ưu hoá các điều kiện nguyên tử hoá mẫu ➢ Thành phần và tốc độ của hỗn hợp khí đốt tạo ngọn lửa phải cố định ➢ Tốc độ dẫn dung dịch mẫu vào hệ thống nguyên tử hoá phù hợp ➢ Điều chỉnh độ cao đèn nguyên tử hoá mẫu, bề dày lớp hấp phụ ➢ Độ nhớt của dung dịch mẫu: Mẫu phân tích và mẫu chuẩn cần chuẩn bị trong cùng điều kiện, có thành phần hoá học, vật lý,chất nền, độ axit, loại axit để có cùng độ nhớt)
16. Phần 5: Đối tượng và phạm vi phép đo ◼ Phân tích hầu hết các ion có nồng độ nhỏ trong các mẫu khác nhau(cỡ ppp sai số không lớn hơn 15%) ◼ Xác định các kim loại trong các mẫu quặng, đất, đá,nước,mẫu y học, sinh học,sản phẩm vi lượng trong phân bón và thức ăn gia súc ◼ Phân tích phi kim ít dùng do hạn chế về trang thiết bị và độ nhạy (tạo vùng tử ngoại xa)
17. Các yếu tố ảnh hưởng trong AAS ➢Các ảnh hưởng về phổ Hấp thụ nền Sự chen lấn vạch phổ Sự hấp thụ các hạt rắn ➢Các yếu tố vật lý Độ nhớt và sức căng bề mặt của dung dịch mẫu Hiệu ứng lưu lại Sự ion hóa của chất phân tích Sự phát xạ của nguyên tố phân tích ➢Các yếu tố hóa học Nồng độ axit trong dung dịch mẫu Ảnh hưởng của cation trong mẫu Ảnh hưởng của anion trong mẫu Thành phần nền của mẫu Ảnh hưởng của dung môi hữu cơ
18. Phần 6: Ứng Dụng ❑ Phân tích Mg, Fe, Mn, Ca, Mg sử dụng phương pháp F-AAS. ❑ Phân tích As sử dụng phương pháp HVG -AAS. ❑ Phân tích kim loại nặng (Cu, Pb, Zn, Cd, Ni, Co, ) bằng phương pháp GFA-AAS. ❑ Phân tích Na, K, sử dụng phương pháp F-AES
19. Ứng Dụng phương pháp F-AAS ❖Phân tích Mg, Fe, Ca, Mg: Nguyên tắc: Đo trực tiếp dung dịch chứa các ion này. Thông số máy: Các thông số Mg Fe Na Bước sóng (nm) 285,2 248,3 589 Dòng đèn (mA/omA) 8 12 0 Độ rộng khe (nm) 0,5 0,2 0,2 Chế độ đèn BGC – D 2 BGC – D 2 Emission Khí C2H2- k.khí C2H2- k.khí C2H2- k.khí Tốc độ dòng (l/p) 1,8 2,2 1,8 Burner head (mm) 7 9 7
20. Ứng dụng phương pháp F-AAS ❖Phân tích Asen: Nguyên tắc: Đối với asen cần sử dụng bộ phận HVG để thực hiện quá trình chuyển hóa asen(III) thành asin : 3- 3- AsO4 + 2I- + 2H+ = AsO3 + I2 + H2O 3NaBH4 + 3HCl + 8As(III) + 9H2O = 3H3BO3 + 3NaCl +8AsH3 - Loại trừ ảnh hưởng NO2 bằng cách thêm ASA vào :
21. Ứng Dụng phương pháp F-AES ❖Phân tích Na, K: Nguyên tắc: Đo trực tiếp dung dịch chứa các ion này. Thông số máy: Các thông số K Na Bước sóng (nm) 248,3 589 Dòng đèn (mA/omA) 12 0 Độ rộng khe (nm) 0,2 0,2 Chế độ đèn Emission Emission Khí C2H2- k.khí C2H2- k.khí Tốc độ dòng (l/p) 2,2 1,8 Burner head (mm) 9 7
22. Ứng Dụng phương pháp GFA-AAS ❖Phân tích một số kim loại nặng : Cu, Pb, Zn, Cd, Ni Các thông số Cd Cu Zn Ni Pb Bước sóng (nm) 228,8 324,8 231,9 232 217 Dòng đèn 8 6 (mA/omA) Độ rộng khe (nm) 0,5 0,5 Chế độ đèn BGC – D 2 BGC – D 2 Tốc độ dòng (l/p) 1,8 1,8
23. Giới hạn phát hiện, khoảng xác định theo AAS Ng. Tố Vạch đo Khí Độ Giới hạn Khoảng (nm) nhạy phát xác định (µg/l hiện (µg/l) ) (µg/l) As 193,07 Ar- 0,5 0,2 1-50 Kk+axe Fe 248,3 KK- C2H2 0,1 0,02 0,2-20 Mg 285,2 KK-C2H2 0,005 0,001 0,1-4 Na 589 KK- C2H2 0,01 0,004 0,02-2 Cu 324,8 Nt 0,04 0,01 0,1-10 Pb 217 Nt 0,15 0,05 0,3-25 Cd 228,8 Nt 0,01 0,003 0,02-2 Zn 231,9 Nt 0,01 0,003 0,02-2 Ni 232 nt 0,07 0,02 0,2-15