Bài 26. Các loại quang phổ

Bài 26:
Các loại quang phổ
Tổ 3
Nguyễn Xuân Ân
Trì Minh Châu
Trương Thị Kiều Khanh
Nguyễn Thị Hòang Mỹ
Phan Hồng Ngọc
Phan Mỹ Nguyên
Dương Thục Nhàn
Vũ Thị Kiều Oanh
Phan Thanh Thảo
Nguyễn Thị Thanh Thúy
Nguyễn Trung Tín
Trịnh Mỹ Ý







Nhờ nghiên cứu quang phổ mà người ta biết được thành phần cấu tạo của Mặt Trời, của các vì sao xa xôi, của một mẻ thép đang nấu trong lò, của dầu khí… Vậy quang phổ là gì?
Quang phổ

Các phương pháp phân tích quang phổ được quan tâm trong hóa học và trong các quan sát từ xa, khi các máy thu chỉ nhận proton đến từ vật chất, mà không thực hiện đo đạc trực tiếp trên vật.

Một ví dụ trong hóa học, có thể xác định nồng độ của một chất trong một dung dịch, bằng cách tạo ra phức màu của chất cần xác định hay một chất mà có khả năng xác định gián tiếp chất cần xác định với thuốc thử hữu cơ, rồi quan sát quang phổ của hệ.

Phương pháp này dựa trên sự hấp thụ bức xạ điện từ bởi các dung dịch của chất phân tích. Ở cùng một điều kiện, độ hấp thu hay mật độ quang sẽ tỷ lệ thuận với nồng độ chất hấp thụ.

Điều kiện để làm thuốc thử tạo phức là phức tạo thành bền, cường độ màu mạnh, cho các phức chiết tốt, đặc biệt là chiết trong môi trường axit mạnh.
Quang phổ học


Quang phổ học, theo ý nghĩa ban đầu, là môn khoa học nghiên cứu về quang phổ, tìm ra các quy luật liên hệ giữa các tính chất vật lý và hóa học của hệ vật chất với các quang phổ phát xạ hay hấp thụ của chúng; và ứng dụng các quy luật này trong các phương pháp phân tích quang phổ, tìm lại tính chất của hệ vật chất từ quang phổ quan sát được.

Mở rộng ra, phương pháp tương tự được áp dụng nghiên cứu các loại phô, dải biến đổi của các tính chất vật lý và hóa học trong tập hợp các hạt vật chất (phân tử, nguyên tử, ion, ...), gọi là phổ học.

Các phương pháp phổ học nói chung đôi khi vẫn được gọi là quang phổ học vì lý do lịch sử của thuật ngữ, dù cho chúng có thể hoàn toàn không liên quan đến việc đo đạc các quang tử nhìn thấy được trong dải quang phổ phát ra hay hấp thụ bởi vật chất.
I/ Máy quang phổ lăng kính
Máy quang phổ là dụng cụ để phân tích một chùm ánh sáng phức tạp thành những thành phần đơn sắc.

Cấu tạo:
1/ Ống chuẩn trục
2/ Hệ tán sắc
3/ Buồng tối
Ống chuẩn trục
Cấu tạo:
Là một cái ống:
 Một đầu có một thấu kính hội tụ L1
 Đầu kia có một khe hẹp F, đặt ở tiêu điểm chính của L1.

Hoạt động:
 Chiếu sáng khe F bằng nguồn S mà ta khảo sát, thì F tác dụng như một nguồn sáng.
 Ánh sáng đi từ F, sau khi qua L1,sẽ là một chùm song song.
Ống chuẩn trực trường nhìn rộng
Ống chuẩn trực halogen
Hệ tán sắc
Cấu tạo:
 Gồm một (hoặc hai, ba) lăng kính P.

Hoạt động:
 Chùm tia song song ra khỏi ống chuẩn trực, sau khi ra hệ tán sắc, sẽ phân tán thành nhiều chùm tia đơn sắc, song song.
Lăng kính
Kim cương
Buồng tối
Cấu tạo:
 Là một cái hộp kín ánh sáng, một đầu có thấu kính hội tụ L2, đầu kia có một tấm phim ảnh K (hoặc kính ảnh), đặt ở mặt phẳng tiêu của L2.

Hoạt động:
 Các chùm sáng song song ra khỏi hệ tán sắc sau khi qua L2 sẽ hội tụ tại các điểm khác nhau trên tấm phim K, mỗi chùm cho ta một ảnh thật đơn sắc của khe F, mỗi phản ứng với một bước sóng xác định, gọi là một vạch quang phổ.
 Tập hợp các quang phổ chụp được làm thành quang phổ của nguồn S.
Hệ thống chụp ảnh điện di GelDoc-It
Buồng tối của mắt
Máy quang phổ lăng kính
Quang phổ lăng kính
II/ Quang phổ phát xạ
Gồm:
 Quang phổ liên tục
 Quang phổ vạch
Máy quang phổ phát xạ plasma
Máy quang phổ phát xạ nguyên tử ICP OES OPTIMA 7000 DV
Máy quang phổ phát xạ hồ quang SOLARIS-CCD PLUS
MÁY PHÂN TÍCH QUANG PHỔ PHÁT XẠ Ý
Quang phổ liên tục
a. Định nghĩa:
 Là một dải có màu từ đỏ đến tím nối liền nhau một cách liên tục, giống như quang phổ của Mặt trời.

b. Nguồn phát:
 Các chất rắn, lỏng hoặc khí có áp suất lớn (tỉ khối lớn) khi bị nung nóng thì phát ra quang phổ liên tục.
 Mặt Trời và bóng đèn dây tóc là 2 nguồn chủ yếu cho quang phổ liên tục

c. Đặc điểm:
 Quang phổ liên tục của các chất không phụ thuộc vào thành phần cấu tạo mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của chúng.

d. Ứng dụng:
 Giúp ta xác định nhiệt độ của nguồn sáng
Hình ảnh
Quang phổ liên tục
Quang phổ vạch
a. Định nghĩa:
 Là một hệ thống những vạch sáng riêng lẻ ngăn cách nhau bởi những khoảng tối.

b. Nguồn phát:
 Các chất khí hay hơi loãng (ở áp suất thấp) khi bị kích thích bằng nhiệt hay bằng điện.

c. Đặc điểm:
 Hoàn toàn phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của các chất
 Quang phổ vạch của các nguyên tố khác nhau thì khác nhau về:
+ Số lượng các vạch
+ Màu sắc các vạch
+ Độ sáng tỉ đối giữa các vạch
+ Vị trí các vạch

d. Ứng dụng:
 Cho phép ta nhận biết thành phần cấu tạo của các chất.
Hình ảnh
Quang phổ vạch phát xạ Hidro
Quang phổ vạch phát xạ của Natri
Quang phổ hấp thụ
a. Định nghĩa:
 Là những vạch hay đám vạch tối hiện lên nền của quang phổ liên tục

b. Nguồn phát:
 Các chất rắn, lỏng và khí đều cho được quang phổ hấp thụ

c. Đặc điểm:
 Phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của các chất và đặc trưng cho chất đó.

d. Ứng dụng:
 Cho phép ta xác định thành phần cấu tạo của chât hấp thụ
 Cho phép ta tìm ra được những nguyên tô mới khi biết quang phổ hấp thụ của nó.
Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử contrAA 300
Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Zeenit 700
Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử contrAA 700
Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử novAA 300
Quang phổ hấp thụ
Bảng quang phổ vạch phát xạ và hấp thụ của một số nguyên tố
Tư liệu thêm
Luật Kirchhoff
Kirchhoff tìm ra những tình huống cụ thể mà tạo ra sự hấp thụ và phát xạ dòng, tóm tắt dưới đây trong ba luật:

• Một khí đặc nóng hoặc vật rắn nóng tạo ra một quang phổ liên tục không có các vạch quang phổ tối
• Một khí nóng lan tỏa sáng tạo ra dòng quang phổ (dòng thải)
• Một khí mát khuếch tán ở phía trước của một nguồn quang phổ liên tục sản xuất dòng tối quang phổ (đường hấp thụ) trong quang phổ liên tục
Argon 

Helium

Mercury

Sodium

Neon
Đầu dò của thành phần. Bởi vì mỗi phần tử (và cũng từng loại phân tử) đã thiết lập riêng của mình về quỹ đạo cho phép các electron của nó và do đó mô hình riêng của các vạch quang phổ, quang phổ có thể được sử dụng để xác định một đối tượng được làm bằng (ở đây là một số ví dụ:
Quang phổ của một ngọn lửa, cho thấy ba vạch chính, đặc trưng cho thành phần hóa học của các chất trong ngọn lửa.
Bộ lọc sáng phân cực được gắn vào kính viễn vọng làm mất đi ánh sáng tỏa ra từ các phần tử bụi và các đám mây khí ion hóa quanh chuẩn tinh, từ đó cho thấy quang phổ điện từ thực của nó.
(Ảnh: Makoto Kishimoto, ảnh mây: Schartmann)
Hành tinh Bonanza
Hào quang mặt trời qua kính quang phổ
Ảnh chụp mặt trời bằng Canon EOS 10D qua kính lọc quang phổ H-anlpha.
Cầu vồng mặt trăng Cầu vồng lửa
Cầu vồng tròn Cầu vồng ngược
The End
Cám ơn các bạn đã đón xem