3 ứng dụng của quang phổ hấp thụ trong đời sống

1. Giải đáp quang phổ hấp thụ là gì?

Để tìm hiểu quang phổ hấp thụ là gì, trước hết hãy hiểu định nghĩa quang phổ và quang phổ vạch là gì. Quang phổ là tên gọi của dải màu sắc từ đỏ tới tím giống như cầu vồng, có thể hứng được trên màn ảnh khi có hiện tượng tán sắc ánh sáng xuất hiện

Quang phổ vạch hay có thể gọi là vạch quang phổ là tên gọi chỉ những vạch tối hoặc sáng trong một quang phổ đồng dạng và liên tục. Chúng được hình thành từ sự hấp thụ hoặc phát xạ ánh sáng trong một dải tần hẹp hơn so với những tần số liên tục. 

Quang phổ có thể hứng được trên màn ảnh khi có hiện tượng tán sắc ánh sáng xuất hiện

Quang phổ được chia thành ba loại: Quang phổ liên tục, quang phổ hấp thụ và quang phổ phát xạ. Quang phổ hấp thụ hay còn gọi là quang phổ vạch hấp thụ chỉ những loại quang phổ có các vạch tối trên nền quang phổ liên tục.

1.1 Cấu tạo 

Quang phổ hấp thụ hay quang phổ vạch hấp thụ có cấu tạo là các vạch tối, chúng liên tục bị thiếu đi những vạch màu sáng do bị hơi kim loại hoặc chất khí hấp thu. Vì vậy cách để thu được chúng là chiếu các ánh sáng bóng đèn dây tóc vào máy quang phổ. Sau đó đặt một hơi kim loại hoặc chất khí vào giữa máy quang phổ và đèn. Khi nó hấp thu vạch màu tối là lúc ta thu được quang phổ hấp thụ

Điều kiện khi thực hiện là nhiệt độ của khí hay hơi phải nhỏ hơn nhiệt độ nguồn có phát ra ánh sáng trắng. 

1.2 Đặc điểm 

Giống như các loại quang phổ khác, quang phổ vạch hấp thụ cũng có những đặc điểm, cụ thể là:

• Vị trí các vạch tối trùng với vị trí vạch màu của nguyên tố có ở trong chất khí, xét với điều kiện chất khí đấy đang phát sáng

• Nếu đặt trên đường đi của chùm sáng trắng một chất lỏng hoặc rắt thì trên nền quang phổ liên tục của nguồn sáng này sẽ có những đám vạch tối. Nguyên nhân xuất phát từ các nguyên tố của chất lỏng và rắn đã hấp thụ nhiều bức xạ đơn sắc kề nhau. 

• Trong tình huống đã xuất hiện một quang phổ vạch hấp thụ của đám hơi hoặc khí ở nơi nguồn sáng trắng bị tắt thì nền của quang phổ hấp thụ sẽ biến mất. Đồng thời vạch đen của quang phổ này sẽ đảo sắc và thành các vạch màu trong quang phổ phát xạ của đám khí hoặc hơi trên. 

• Đặc điểm phát xạ và hấp thụ tương ứng của đám hơi hoặc khí: ở nhiệt độ không đổi, một đám hơi hoặc khí có thể phát xạ các ánh sáng đơn sắc nào thì cũng có thể hấp thụ được chính ánh sáng đơn sắc đó

• Tính riêng biệt: Mỗi nguyên tố hóa học sẽ có một quang phổ vạch hấp thụ riêng biệt và đặc trưng dành cho chính nguyên tố đó. Dựa theo đặc điểm này, các nhà nghiên cứu có thể xác định được các nguyên tố đang có trong một hỗn hợp hoặc hợp chất nào đó.

Quang phổ vạch hấp thụ

1.3 Phân loại

Cũng dựa trên cấu tạo hấp thụ hơi nguyên tử này của quang phổ hấp thụ mà người ta đã tạo ra một phương pháp tính nồng độ nguyên tố có trong mẫu vật tên là phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), tên tiếng Anh là Atomic Absorbtion Spectrometric. Trong hóa học, quang phổ hấp thụ nguyên tử được sử dụng để định lượng và định tính.Ta có thể định lượng được 56 nguyên tố kim loại và một vài á kim ở giới hạn nồng độ ở cỡ ppm (µg) đến ppb (ng)

2. Nguyên lý hoạt động của quang phổ hấp thụ là gì?

Quang phổ hấp thụ có nguyên lý hoạt động không quá phức tạp. Đầu tiên chúng ta cho vật phát ra ánh sáng từ một nguồn nóng để tạo thành các dải sóng hoặc bước sóng, tức một phổ liên tục. Sau đó ta cho chúng đi qua khí lạnh. Kết quả sẽ thu được một dải màu biến thiên cùng các vạch tối chen vào, đó chính là quang phổ vạch hấp thụ. Qua việc phân tích các vị trí vạch tối mà ta có thể phát hiện được tên của các nguyên tố hóa học. 

Qua việc phân tích các vị trí vạch tối mà ta có thể phát hiện được tên của các nguyên tố hóa học

3. 3 ứng dụng của quang phổ hấp thụ trong đời sống

Quang phổ hấp thụ được ứng dụng rất nhiều trong đời sống. Đây là 3 ứng dụng phổ biến:

• Ứng dụng 1: Xác định cấu hình và thành phần của mặt trời và các ngôi sao. Quang phổ của mặt trời và sao trời là một thể quang phổ hấp thụ

• Ứng dụng 2: Nhận biết được các thành phần hóa học có mặt bên trong một mẫu vật với mức độ đáng kể. Các nhà khoa học có thể xác định được các nguyên tố có bên trong và đánh giá được tỷ lệ phần trăm có trong mẫu vật

• Ứng dụng 3: Cung cấp cho giới chuyên môn những thông tin quan trọng về thành phần và cấu trúc của các chất từ đó phucj vụ việc nghiên cứu và ứng dụng khoa học. 

4. Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử có tác dụng gì?

Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử là thiết bị phân tích nguyên tố được dùng để xác định hàm lượng của các nguyên tử trong mẫu chất rắn hoặc lỏng thông qua phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) được nói ở trên.Máy có thể phân tích hàm lượng kim loại nặng trong các môi trường đất, nước, không khí, phân bón và các sản phẩm nông nghiệp. Thiết bị này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: thực phẩm, môi trường, y học và nhiều ngành khác. 

Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử

Người ta sẽ chiếu và đám hơi nguyên tử một nguồn năng lượng bức xạ đặc trưng của riêng loại nguyên tử đó. Sau đó đem đo cường độ còn lại của năng lượng bức xạ đặc trưng này sau khi bị hơi nguyên tử hấp thụ. Kể từ đó tính ra được nồng độ nguyên tố có trong mẫu vật để đem phân tích. 

Trên đây là những kiến thức và các ứng dụng của quang phổ hấp thụ. Nếu bạn đang tìm kiếm một giải pháp phân tích nguyên tố hiệu quả và chính xác, phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử là một sự lựa chọn phù hợp.