Giản Đồ Năng Lượng Phát Xạ Nguyên Tử Của Hiđro

+ Phổ hấp thụ nguyên tử ứng dụng cho các nguyên tố có năng lượng kích thích cao ở vùng bước sóng 200 - 300nm.

Trong vùng bước sóng 300 - 400nm, cả hai phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử này đều có thể sử dụng được.

+ Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử thường được sử dụng để phân tích 70 nguyên tố. Ví dụ: Be, Mg, Ca, Pt, Ah, Au, Cd, Pb, Hg, Si, As, Sb, Bi, Te, Sn ….

+ Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử thường được sử dụng để phân tích nhiều nguyên tố. Ví dụ: Li, Na, K, Sr, Ba, Y, La, Ce, Pr, Th, V, Sm …

+ Cả 2 phương pháp đều áp dụng để xác định được các nguyên tố sau: Rb, Cs, Ca, Ra, Se, Ac, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Tc, Re, Nd,

Fe, Ru, Os, Rh, La, Ni, Pb, Cu, Ga, Su, Tl, Nd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu …

+ Cả 2 phương pháp đều không áp dụng được để phân tích các nguyên tố sau: H, Fr, Pm, Np, Am, Cm, Bk, Cf, C, No, F, Cl, I, Br, He, Ne, Ar, Xe, Po, Es, Fm.

+ Phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử có độ nhạy cao hơn và ít phụ thuộc vào ngọn lửa hơn so với phép đo phổ phát xạ nguyên tử.

+ Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử cho sai số bé hơn phép đo phổ phát xạ nguyên tử, do vậy phép đo phổ hấp thụ nguyên tử thường được sử dụng cho phân tích định lượng hàm lượng nhỏ, còn phép đo phổ phát xạ nguyên tử thường được sử dụng cho phép đo phổ định tính và bán định lượng.

- Giá thành phổ kế hấp thụ nguyên tử đắt hơn nhiều phổ kế phát xạ nguyên tử.

- Phổ phát xạ nguyên tử phụ thuộc vào nhiệt độ ngọn lửa nhiều hơn phổ hấp thụ nguyên tử.

- Độ chính xác: phổ hấp thụ nguyên tử

 0,1% ; phổ phát xạ nguyên tử

15%

Câu 18:Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả phân tích trong phép đo phổ phát xạ nguyên tử được xếp thành mấy nhóm?

HDTL:

Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả phân tích trong phép đo phổ phát xạ nguyên tử được xếp thành 6 nhóm:

- Nhóm 1: Là các thông số của hệ máy đo phổ. Các thông số này cần được khảo sát và chọn phù hợp cho từng trường hợp cụ thể. Thực hiện công việc chính là quá trình tối ưu hoá các thông số của máy quang phổ cho một đối tượng phân tích, ví dụ vạch phổ đo, khe đo, điều kiện ghi phổ …

- Nhóm 2: Là cách đưa mẫu, các điều kiện hoá hơi, nguyên tử hoá mẫu và kích thích phổ. Các yếu tố này thể hiện rất khác nhau tuỳ thuộc vào kĩ thuật được chọn để thực hiện quá trình hoá hơi, nguyên tử hoá, kích thích phổ.

- Nhóm 3: Là kĩ thuật và phương pháp được chọn để xử lý, chuẩn bị mẫu để việc đo phổ. Trong công việc này nếu làm không cẩn thận sẽ có thể mất hoặc làm nhiễm bẩn thêm nguyên tố phân tích vào mẫu. Như việc dùng các hoá chất không đảm bảo độ tinh khiết cao, môi trường chuẩn bị mẫu …. Do đó kết quả phân tích thu được là không đúng với thực tế của nguyên tố phân tích tồn tại trong mẫu. Vì thế với mỗi một loại mẫu ta phải nghiên cứu và phải chọn một qui trình xử lý phù hợp nhất, để có được đúng thành phần của mẫu và không làm nhiễm bẩn mẫu.

- Nhóm 4: Các ảnh hưởng về phổ.

- Nhóm 5: Các yếu tố ảnh hưởng vật lí.

- Nhóm 6: Các yếu tố hoá học.

Câu 19:Sự phát xạ nền có ảnh hưởng như thế nào trong phép đo phổ phát xạ nguyên tử?

HDTL:

Sự phát xạ nền có trường hợp xuất hiện rõ ràng, có trường hợp không xuất hiện. Điều này phụ thuộc vào vùng phổ và 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, tức là phổ nền rất đậm. Còn trong vùng tử ngoại thì ảnh hưởng này ít xuất hiện, hay có xuất hiện thì cũng mờ nhạt. Vì phổ nền trong vùng tử ngoại thường là yếu. Hơn nữa sự phát xạ nền còn phụ thuộc rất nhiều vào thành phần nền của mẫu phân tích, đặc biệt là matrix của mẫu, nghĩa là nguyên tố cơ sở của mẫu, và nguồn năng lượng kích thích phổ.

Ví dụ: khi xác định chì trong mẫu sinh học bằng phép đo ngọn lửa thì sự phát xạ nền là không đáng kể. Nhưng khi xác định chì trong nước biển (nền 2,9% NaCl) thì ảnh hưởng này lại là vô cùng lớn. Hay kích thích phổ của mẫu bằng hồ quang điện điện cực than thì nền là rất đậm trong vùng khả kiến (340 - 800nm).

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 phát xạ nguyên tử có hệ thống bổ chính nền tự động, để có thể dùng khi cần thiết. Hoặc đưa vào mẫu các chất phụ gia thích hợp để làm giảm sự phát xạ của phổ nền liên tục.

Câu 20:Ảnh hưởng của độ nhớt và sức căng bề mặt của dung dịch mẫu trong phép đo phổ phát xạ nguyên tử như thế nào?

HDTL:

Trong phép đo phổ phát xạ nguyên tử thì độ nhớt và sức căng bề mặt của dung dịch mẫu 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, nếu để mẫu ở dạng dung dịch thì nhất thiết phải đảm bảo

sao cho mẫu phân tích và các mẫu đầu lập đường chuẩn phải có cùng nồng độ axit, loại axit và thành phần hóa học, vật lí của tất cả các nguyên tố khác, nhất là chất nền của mẫu. Để loại trừ ảnh hưởng này chúng ta có thể dùng các biện pháp sau đây:

- Đo và xác định theo phương pháp thêm tiêu chuẩn.

- Pha loãng mẫu bằng một dung môi.

- Thêm vào mẫu một chất nền phù hợp khác.

- Thêm vào mẫu một chất đệm có nồng độ đủ lớn.

- Dùng bơm để đẩy mâuc với một tốc độ xác định mà chúng ta mong muốn.

Câu 21:Các yếu tố hoá học có ảnh hưởng như thế nào trong phép đo phổ phát xạ nguyên tử ?

HDTL:

Trong phép đo phổ phát xạ nguyên tử các ảnh hưởng hoá học cũng rất đa dạng và phong phú và phức tạp. Nó xuất hiện cũng rất khác nhau trong mỗi trường hợp cụ thể và cũng nhiều trường hợp không xuất hiện. Các ảnh hưởng hoá học thường có thể dẫn đến kết quả theo bốn hướng sau đây:

- Làm giảm cường độ của vạch phổ của nguyên tố phân tích, do sự tạo thành các hợp chất bền nhiệt, khó hoá hơi và khó nguyên tử hoá. Ví dụ như ảnh hưởng của các ion silicat, sunfat, photphat, florua.

- Làm tăng cường độ của vạch phổ, do sự tạo thành các hợp chất dễ hoá hơi và dễ nguyên tử hoá, hay do hạn chế được ảnh hưởng của sự ion hoá và sự kích thích phổ phát xạ của nguyên tố phân tích. Đó chính là tác dụng của một số hợp chất, chủ yếu là muối halogen của kim loại kiềm và kiềm thổ hay clorua hữu cơ.

- Sự tăng cường vạch phổ khi nguyên tố phân tích tồn tại trong nền của mẫu là những hợp chất dễ hoá hơi của nguyên tố phân tích và làm nó được hoá hơi với hiệu suất cao hơn.

- Sự giảm cường độ của vạch phổ khi nguyên tố phân tích tồn tại trong nền của mẫu là những hợp chất bền nhiệt, khó hoá hơi. Lúc này các nguyên tố nền kìm hãm sự hoá hơi của nguyên tố phân tích. Các chất nền này thường là những hợp chất bền nhiệt của các nguyên tố như Al, đất hiếm ….

III. BÀI TẬP:

Dạng 1: Xác định giá trị nguyên tử ứng với mức năng lượng mà electron chuyển tới.

Cách giải:

Áp dụng công thức: (Ec và Et – mức năng lượng tương ứng với mức cao và thấp)



1 me 4  1 1 

1 1 



c 

= 22 hc n2 n2 

= RH n2 n2



c 

RH: hằng số Rydberg; nt và nc - số lượng tử ứng với mức năng lượng thấp hay cao. (Rn = 109678,76 cm-1).

- bước sóng cần tìm cho từng dãy phổ tương ứng.

- Đối với các hệ một electron của các ion ta có:

1 2 1 1 

= Z R 

n2 n2 

t 

Bài 1:Tính hiệu năng lượng giữa hai mức trong phổ phát xạ của H với các số liệu sau:

a, nt = 1 và nc = 2

b, nt = 10 và nc = 11

So sánh kết quả thu được với 2 mức a và b.

Giải:



1 1 

1 1

a, Ta có

E1 = -13,6. 

2 2 

= -13,6 

= 10,2 eV

nc nt 

 4 1

1 1 

b, Ta có

E2

= -13,6. n 2 n 2 

= -13,6 = 0,0236 eV

112 102

c t 

 năng lượng giữa 2 mức trong phổ phát xạ của H ở a) gấp 432 lần ở b).

Bài 2:Từ kết quả tính năng lượng đối với nguyên tử H trong bài toán trường xuyên tâm hãy:

1. Thiết lập công thức tính bước sóng của phổ phát xạ hiđro và giải thích các kí hiệu tìm được?

2. Cho biết bước sóng của vạch giới hạn cuối trong phổ phát xạ đối với

+ 0

ion Heli (He ) là 2050 A . Hãy xác định giá trị nguyên tử ứng với mức năng

lượng thấp mà electron chuyển tới.

Giải:

1. Xuất phát từ E =

me 4

2n 2 2

đối với nguyên tử ta có thể xác định được .

E = Ec – Et =

me 4

22 n 2

+ me 4

22 n 2

= hc 1



(Ec và Et – mức năng lượng tương ứng với mức cao và thấp)



1 me 4  1 1 

1 1 



c 

= 22 hc n2 n2 

= RH n2 n2



c 

RH: hằng số Rydberg; nt và nc - số lượng tử ứng với mức năng lượng thấp hay cao. (Rn = 109678,76 cm-1).

- bước sóng cần tìm cho từng dãy phổ tương ứng.

2. Áp dụng công thức trên với ion He+ (Z = 2). Đối với các hệ một electron của các ion ta có:

1 2  1 1 

= Z R 

n2 n2 

t 





1 = 109700 1 2

2050.108

n2 n

t 

Sau khi biến đổi ta có nt 3 ứng với mức mà electron chuyển tới.

Bài 3:Hãy xác định công thức tổng quát để tính các vạch giới hạn cho các dãy phổ Lyman, Balmer và Paschen. Từ các kết quả thu được hãy rút ra kết luận cần thiết về sự dịch chuyển của phổ thuộc các dãy phổ khảo sát?

Cho RH = 1,09775.107 m-1.

Giải:

Ta kí hiệu các vạch giới hạn trong các dãy phổ:

Vạch đầu:

nt n

c

n 1

 1 1 

2n 1 1

n,n+1 = RH n2 (n  1)2 = RH

n2 (n  1)2 = 

=



n2 (n  1)2

n,n1

(1)

Vạch cuối:

nt n

n,n1

RH (2n  1)





c

_ 1 1 n 2

2 

n, = RH =

n,=R

(2)

n,H

Thay các giá trị bằng số vào (1) và (2) ta thu được các giá trị trong bảng sau:

Dãy phổ

Lyman	Balmer	Paschen
n,n1	121nm	656nm	1876nm
n,	91	365	821
Vùng phổ	UV	Trông thấy	IR
	30	291	1055