Phân tích quang phổ

Phương pháp phân tích quang phổ là phương pháp được sử dụng rất phổ biến trong việc phân tích các khoáng vật, nó xem xét màu nào đậm nhất trong vạch quang phổ để xác định ra thành phần hóa học của khoáng vật đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc tinh chế đơn chất từ khoáng vật.

Lịch sử

Vào năm 1854 nhà hóa học Robert Bunsen người Đức đã phát minh ra ngọn đèn khí đốt bằng khí gas butan C4H10, người ta thường gọi nó là đèn Busen, điều đặc biệt là khi đem các loại hóa chất, khoáng vật đốt trên ngọn đèn khí thì điều kì lạ xảy ra, ngọn lửa bị đổi màu, muối nhôm cho màu xanh lá cây, muối mangan cho màu tím, muối Natri cho màu vàng,... chính đặc tính đó đã làm cho Busen nghĩ rằng có thể phân tích thành phần hóa học của một chất qua màu ngọn lửa nhưng lại có một khó khăn khác nữa là bản thân của ngọn lửa đèn khí có màu nhuộm vàng ở giữa có màu lam nhạt gây cản trở việc phân tích. 

Nghe tin Bunsen đã chế tạo được một ngọn đèn khí đặc biệt định ứng dụng vào lĩnh vực phân tích hóa chất, nên nhà vật lý người Đức Gustav Robert Kirchhoff đã hợp tác với ông và thử quan sát ánh sáng mà các hợp chất này phát ra trên ngọn lửa đèn khí qua lăng kính tam giác làm màu sắc của hợp chất hiện rõ hơn nói chính xác hơn là tập hợp vạch có màu nhất định trong dải quang phổ giúp việc xác định thành phần của hợp chất rõ ràng hơn, do hai ông là người đầu tiên phát hiện ra phương pháp này nên Bunsen và Kirchhoff đã nhận được bằng phát minh cho thành công của họ qua phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ nhiệt.

Thực nghiệm

Để có một dụng cụ phân tích quang phổ đơn giản ta cần có một lăng kính tam giác hình trụ đứng để phân tích ánh sáng
từ nguồn sáng phát ra từ hợp chất, một ống dài để coi vạch quang phổ và nguồn sáng phát ra từ một ngọn đèn khí (nguyên liệu gồm Hydro và Oxi). 
Dụng cụ phân tích quang phổ này vô cùng nhạy cảm có thể phát hiện ra đơn chất trong thành phần hợp chất với con số cực nhỏ dến 1/100 - 1/1000.

Đối với những đơn chất riêng biệt có trong hợp chất thì nó sẽ hiện ra những màu đậm hơn trong vạch quang phổ, ví dụ như đối với hợp chất có chứa calci thì sẽ nổi lên màu đỏ gạch, hợp chất của Nhôm thì màu xanh lá cây, của đồng màu lục, của Indi là màu lam, của Xezi là màu xanh nước biển,...

Phân loại
Với phương pháp phân tích quang phổ nêu trên người ta có thể xác định hàm lượng của nguyên tố trong hợp chất là nhiều hay ít, căn cứ vào độ sáng của các vạch quang phổ đặc trưng riêng biệt cho chất, phương pháp này gọi là phân tích quang phổ định lượng (tức là xác định khối lượng phần trăm của nguyên tố trong hợp chất).

Đồng thời người ta biết rằng đối với mỗi nguyên tố thì quang phổ của chúng có độ dài sóng đặc trưng và riêng biệt. Nếu trong một chất hóa học hay khoáng vật mà khi đem phân tích nó xuất hiện một số vạch có độ dài sóng ánh sáng đặc trưng của một nguyên tố nào đó thì ta có thể kết luận rằng nguyên tố đó có trong hợp chất, đây là phương pháp phân tích quang phổ định tính (tức là xác định tính chất, thành phần của chất).

Khác với phương pháp phân tích quang phổ trên, người ta cho một nguồn sáng có độ dài sóng nhất định (thường thì người ta sử dụng tia X) truyền qua một chất nào đó, rồi dựa vào mức độ ánh sáng bị hấp thụ mà phân tích thành phần của nó, đây được gọi là phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ.

Tùy thuộc vào vật liệu mà sóng ánh sáng truyền qua được đang ở trạng thái nguyên tử hay phân tử mà người ta chia làm phuong pháp hấp thụ nguyên tử (dùng chủ yếu cho chất vô cơ) hoặc hấp thụ phân tử (dùng cho chất hữu cơ)

Luật của Kirchhoff
Trong cùng một điều kiện môi trường, một chất chỉ hấp thụ các vạch quang phổ mà nó có thể phát xạ.

Nguồn Tham khảo
 Phương pháp phân tích phổ   trên Từ điển bách khoa Việt Nam

Chú thích

vật lý học