Atomic Spectrometric Methods 1

Phổ nguyên tửAtomic Spectrometric Methods

Atomic Spectrometric Methods 2

Sự hấp thu của nguyên tử

M

L

K

N

1s

3s

2p2s

3p4s3d4p5s4d

11Na: 1s2 2s2 2p6 3s1

Atomic Spectrometric Methods 3

Nguyên tắc

phát xạ M* - M0(-h)

+ bức xạ(đèn cathode lõm)

h

-h detector

Nguồncung cấpnănglượng

Mẫu

- Trạng tháicơ bản M0

(nhiều)

- Trạng tháikích thíchM*(ít)

- Trạng tháiion M n+ (rấtít

hấp thu M0 – M* (+h)cường độbức xạgiảm đi

detector

tín hiệu đo

tín hiệu đo

Quang phổ phát xạ nguyên tử

Quang phổ hấp thu nguyên tử

Atomic Spectrometric Methods 4

Flame Emission Spectrometry (FES)

Atomic Spectrometric Methods 5

Sự nguyên tử hóa (Atomization)

Atomic Spectrometric Methods 6

Flame atomizers

Fuels and Oxidants Used for Combustion

Atomic Spectrometric Methods 7

Flame Emission Spectrometry (FES)

Atomic Spectrometric Methods 8

The Boltzmann Distribution

The statistical weights of the excited and ground states, respectively

oe gandg

The absolute temperatureThe energies of the two states

The Boltzmann constant, k = 1,381 x 10 –16 erg/K

T

k

E

kTEEe

o

e oeegg

NN /)(

0

eN

oN

The relative population of excited-stateThe relative population of ground-state

Atomic Spectrometric Methods 9

The Boltzmann Distribution

Atomic Spectrometric Methods 10

Flame Emission Spectrometry (FES)

Ca0, Ca0*, Ca+ : atom in its ground, excited or ionized states

Atomic Spectrometric Methods 11

Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS)

Atomic Spectrometric Methods 12

Hollow cathode lamp

Atomic Spectrometric Methods 13

Electrothermal Atomizer Graphite furnace

Diagram of an electrothermal analyzer

Graphite furnace: 1-3 cm in length and 3-8 mm in diameter

Atomic Spectrometric Methods 14

Sample volume (5-10 µL) Atomizer (3 stages):

desolvation (to = 110 0C) ashing (to = 350 - 1200 0C) atomization (to = 2000 – 3000 0C)

Sensitivitive : 1000 folds higher than flame atomization

Graphite furnace*

Atomic Spectrometric Methods 15

Atomic Absorption Detection Limits for Selected Elements

Atomic Spectrometric Methods 16

Intrumentation

- Atomizer

- Monochromator

- Detector

- Hollow-cathode lamp

- Atomizer

- Monochromator

- Detector

Flame Emission Spectrometry Flame Absorption Spectrometry

Atomic Spectrometric Methods 17

ICP – MS and ICP-OES

ICP-MS: Inductively coupled plasma mass spectrometry

ICP-OES: Inductively coupled plasma optical emission spectra

Plasma (to: 6000 – 10 000 oK)Nguyên tử hóa hầu hết các nguyên tốtrong bảng tuần hoàn nguyên tố

Atomic Spectrometric Methods 18

ICP-OES

Atomic Spectrometric Methods 19

ICP-MS

Atomic Spectrometric Methods 20

Ứng dụng* Qualitative Quatitative

Selecting the wavelenth and split width Minimizine spectral interferences Minimizing chemical interferences

Atomic Spectrometric Methods 21

Characteristic Concentrations: nồng độ chất phântích ứng với A = 0.00436 (T = 99%)

Selecting the wavelength and slit width*

Atomic Spectrometric Methods 22

Nonvolative compounds containing the analyte

Ví dụ: Phân tích Ca2+ :

5 ppm Ca2+ (A= 0.5);

5 ppm Ca2+ + 100 ppm Al3+ (A = 0.14);

5 ppm Ca2+ + 500 ppm PO43- (A = 0.38)

Al-Ca-O oxide

Ca3 (PO4)2

Gia tăng nhiệt độ ngọn lửa

Thay đổi tỉ lệ fuel-to-oxidant của ngọn lửa

Thêm tác nhân phóng thích (releasing agent) hay tácnhân bảo vệ (protecting agent)

Minimizing chemical interferences

Atomic Spectrometric Methods 23

Ví dụ: Phân tích Ca2+ :

5 ppm Ca2+ (A= 0.5);

5 ppm Ca2+ + 100 ppm Al3+ (A = 0,14)

5 ppm Ca2+ + 100 ppm Al3+ + 2000 ppm SrCl2 (A = 0.48)

5 ppm Ca 2+ + 2000 ppm SrCl2 (A = 0,49)

Al-Ca-O oxide

Minimizing chemical interferences

Releasing agent – a reagent whose reaction with an interferant is more favorable than the interferant’sreaction with the analyte

Atomic Spectrometric Methods 24

Ví dụ: Phân tích Ca2+ :

5 ppm Ca2+ (A= 0.5);

5 ppm Ca2+ + 500 ppm PO43- (A = 0.38)

5 ppm Ca 2+ + 500 ppm PO43- + 1% EDTA (A = 0,52)

5 ppm Ca 2+ + 1% EDTA (A = 0,55)

Ca3 (PO4)2

Protecting agent – a reagent that reacts with the analyte, preventing it from transforming into a nonanalyzable form

Minimizing chemical interferences

Atomic Spectrometric Methods 25

Ionization interferences

Ionization suppressor: K or Ce

eMM

Atomic Spectrometric Methods 26

Sample’s matrix (wavelength < 300 nm)

Thêm chuẩn vào mẫu

Thay đổi thành phần ngọn lửa

Gia tăng nhiệt độ ngọn lửa

Minimizing spectral interference

Atomic Spectrometric Methods 27

Sample Preparing*

Ví dụ

Atomic Spectrometric Methods 28

Sample Preparing – Example*Determination of Cu and Zn in tissue samples

Atomic Spectrometric Methods 29

Quantitative - ExampleDetermination of Cu and Zn in tissue samples

Atomic Spectrometric Methods 30

Quantitative …

FFDTgCugmLmLg

FFDTgCug

/15601123.0

)5)(/351.0(1023,11

1510351,0/ 33

Determination of Cu and Zn in tissue samples

9999.0)(0661.00002.0

rCuppmA

Atomic Spectrometric Methods 31

Các yếu tố ảnh hưởng độ phát xạ và độhấp thu nguyên tử ngọn lửa Ảnh hưởng của dung môi Ảnh hưởng của dạng anion liên kết Ảnh hưởng của sự ion hóa Ảnh hưởng của sự cộng hưởng Hiện tượng tự hấp thu

Atomic Spectrometric Methods 32

Summary

Sensitivity Accuracy = 0,5 – 5% Precision (A> 0,1, relative standard deviation (% RSD)

= 0,3 – 1% for flame atomization; = 1 – 5% for electrothermal atomization)

Selectivity Time, cost and equipment