Quang phổ là gì? Các loại quang phổ

Bạn đã từng nhìn thấy quang phổ hay chưa? Bạn có từng thắc mắc quang phổ là gì? Có những loại quang phổ nào không? Nếu bạn nào còn đang băn khoăn, chưa tìm được câu trả lời cho những câu hỏi trên, hãy theo dõi bài viết dưới đây của Thắng Lợi Victory để biết được đáp án chính xác nhất nhé

Quang phổ là gì?

– Quang phổ là một dải màu giống như sắc cầu vồng hứng được trên màn ảnh khi có hiện tượng tán sắc ánh sáng. Người ta thường sử dụng thuật ngữ quang phổ để chỉ việc đo cường độ bức xạ như là một hàm của bước sóng và thường dùng để mô tả các phương pháp phổ thực nghiệm.

– Vạch quang phổ là các vạch sáng hoặc tối trong một quanh phổ liên tục và đồng dạng, được hình thành do sự phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng trong một dải tần hẹp so với các tần số lân cận. Trong một số trường hợp, các vạch quang phổ được phân tách và phân biệt tốt, nhưng cũng có trường hợp các vạch quang phổ cũng bị trùng nhau và nó là kết quả của sự chuyển tiếp duy nhất nếu mật độ của các trạng thái năng lượng đủ cao.

– Thiết bị đo quang phổ được gọi là máy quang phổ, máy đo quang phổ hoặc máy phân tích quang phổ.

Phương pháp phân tích 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 photon 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.

Một số kỹ thuật phân tích quang phổ tiêu biểu:

• Quang phổ huỳnh quang XRF.
• Quang phổ tử ngoại – khả kiến UV-VIS.
• Quang phổ phát xạ hồ quang OES
• Quang phổ phát xạ nguyên tử ICP-OES
• Quang phổ hồng ngoại
• Quang phổ RAMAN

Các loại quang phổ

1. Quang phổ liên tục

• Định nghĩa

Quang phổ liên tục là một dải sáng có màu thay đổi liên tục từ đỏ đến tím. Theo wikipedia, quang phổ liên tục là một tập hợp các giá trị có thể đạt được đối với một số đại lượng vật lý như năng lượng, bước sóng,… được mô tả tốt nhất là một khoảng các số thực, trái ngược hoàn toàn với quang phổ rời rạc, một tập hợp các giá trị có thể đạt được rời rạc theo nghĩa của toán học, nơi có một khoảng cách rõ ràng giữa mỗi giá trị và giá trị tiếp theo.

Thông thường, quang phổ liên tục có thể chỉ là một mô hình thuận tiện cho một quang phổ rời rạc mà các giá trị của nó quá gần để có thể phân biệt, ví dụ như trong các phonon của một tinh thể.

Trong hệ lượng tử, quang phổ liên tục thường có liên quan đến các hạt tự do như các nguyên tử trong khí, electron trong chùm electron, hoặc cũng có thể là electron dải dẫn điện trong kim loại. Nói cách khác, vị trí và động lượng của hạt tự do có quang phổ liên tục nhưng nếu các hạt này bị giới hạn trong một không gian bị hạn chế, quang phổ của nó sẽ bị rời rạc.

• Nguồn phát

Các vật phát ra ánh sáng trắng hoặc các vật rắn, lỏng, khí có  tỷ khối lớn bị nung nóng ở nhiệt độ cao.

• Đặc điểm

– Không chịu tác động của thành phần cấu tạo nên nguồn sáng.

– Phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn sáng. Nguồn sáng có nhiệt càng cao thù quang phổ càng mở rộng về miền sáng có bước sống ngắn và ngượ lại.

– Các chất khác nhau khi ở cùng một nhiệt độ thì sẽ có quang phổ liên tục hoàn toàn giống nhau.

• Ứng dụng

Dùng xác định nhiệt độ, áp suất của nguồn sáng, nhất là những nguồn sáng ở xa như mặt trời, các vì sao,…

2. Quang phổ vạch phát xạ

• Định nghĩa

Quang phổ vạch phát xạ là hệ thống các vạch màu riêng rẽ nằm trên một nền tối.

• Nguồn phát

Các khối khí, hơi ở áp suất thấp bị kích thích phát sáng bằng cách đốt nóng hoặc phóng tia lửa điện.

• Đặc điểm

Mỗi nguyên tố hóa học đều có quang phổ vạch đặc trưng về số lượng, vị trí, màu sắc và độ sáng tỷ đối của các vạch. Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau thì số lượng các vạch, vị trí các vạch, độ sáng tỉ đối của các vạch cũng rất khác nhau, hay nói cách khác chính là màu sắc các vạch cũng khác nhau.

• Ứng dụng

Thông qua vạch quang phổ đặc trưng của nguyên tố để nhận biết sự có mặt của các nguyên tố hóa học trong hỗn hợp chất khí.

3. Quang phổ vạch hấp thụ

• Định nghĩa

Quang phổ vạch hấp thụ là quang phổ liên tục bị thiếu các vạch màu do bị chất khí hoặc hơi kim loại hấp thụ.

• Nguồn phát

Chiếu ánh sáng của đèn dây tóc vào máy quang phổ, ta có thể thu được quang phổ liên tục. Sau đó đặt vào giữa đèn và máy quang phổ một chất khí hoặc hơi kim loại để nó hấp thụ vạch màu tối, ta sẽ thu được quang phổ vạch hấp thụ. Điều kiện để có quang phổ vạch hấp thụ là nhiệt độ của hơi hay khí phải nhỏ hơn nhiệt độ của nguồn phát ra ánh sáng trắng.

• Đặc điểm

Các vạch tối nằm tại đúng vị trí các vạch màu trong quang phổ phát xạ của nguyên tố hóa học đó. Nếu đặt trên đường đi của chùm ánh sáng trắng một chất rắn hoặc lỏng thì trên nền quang phổ liên tục của nguồn sáng trắng, bạn sẽ nhìn thấy sự xuất hiện của những đám vạch tối. Nguyên nhân hiện tượng này là do các nguyên tố của chất rắn và chất lỏng hấp thụ rất nhiều bức xạ đơn sắc kề nhau.

• Ứng dụng

– Xác định thành phần cấu tạo của mặt trời và các vì sao vì quang phổ của mặt trời là quang phổ vạch hấp thụ.

– Xác định sự có mặt của các nguyên tố hóa học có trong một hỗn hợp.

Các phép phân tích quang phổ và lợi ích của phép phân tích quang phổ

Phép phân tích quang phổ là phép phân tích thành phần cấu tạo của các chất dựa trên cơ sở nghiên cứu quang phổ của chất đó.

1. Các phép phân tích quang phổ được sử dụng hiện nay

Phép phân tích định tính: Xác định các nguyên tố cấu tạo nên một mẫu vật bằng quang phổ vạch.

Phép phân tích định lượng:

– Xác định nhiệt độ của mẫu nghiên cứu bằng quang phổ liên tục.

– Xác định nồng độ các thành phần cấu tạo nên mẫu nghiên cứu bằng cường độ sáng của các vạch quang phổ. Từ đó, người thực hiện có thể phát hiện nồng độ rất nhỏ của chất trong mẫu cần phân tích (khoảng 0.002%).

2. Lợi ích của các phép phân tích quang phổ là gì

– Cho kết quả phân tích nhanh chóng, chính xác hơn phép phân tích hóa học.

– Có khả năng phân tích từ xa mà vẫn cung cấp được thông tin về các thành phần hóa học, nhiệt độ .

Trên đây là một số thông tin về quang phổ là gì? Các loại quang phổ và các phép phân tích quang phổ được sử dụng hiện nay. Hy vọng qua bài viết trên, các bạn đã có thêm nhiều kiến thức hữu ích về quang phổ.

 

MÁY QUANG PHỔ LÀ GÌ?

Khái niệm máy đo quang phổ là gì

Một trong những thiết bị dùng để phân tích và thử nghiệm hóa chất được ứng dụng rộng rãi trong giáo dục, phòng thí nghiệm, công nghiệp, môi trường, dược phẩm… Đó là máy đo quang phổ.

Máy quang phổ là dụng cụ dùng để phân tích chùm sáng có nhiều thành phần phức tạp thành những ánh sáng mang tính đơn sắc khác nhau. Với mục đích đó là nhằm thu được các thông tin về thành phần, tính chất hay trạng thái của những khối vật chất liên quan đến chùm ánh sáng đó.

Nguyên lý hoạt động của máy đo quang phổ

Nguyên lý máy đo màu quang phổ là do hiện tượng phản xạ ánh sáng, nguồn sáng tới là ánh sáng trắng bao gồm các tia sáng đơn sắc với những bước sóng khác nhau từ đỏ đến tím chiều vào vật thể cần quan sát. Sau đó tia sáng phản xạ lại mắt người là tia sáng có màu nào thì người quan sát sẽ nhìn ra vậy có màu sắc như thế.

Ứng dụng của máy quang phổ là gì

Máy đo quang phổ có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Ta có thể xem một vài ứng dụng của máy phổ quang thông qua những lợi ích mà nó mang lại như sau:

• • Tái chế tài nguyên: Để tái chế tài nguyên có hiệu quả, điều quan trọng là phân loại phế thải đã thu gom.
  • Phục hồi tác phẩm nghệ thuật : Do là phương pháp phân tích nhanh và không phá hủy nên máy quang phổ huỳnh quang tia X được sử dụng tiến hành hoạt động này.
  • Kiểm tra những nguyên tố độc hại: Để đảm bảo vật liệu sử dụng trong các thiết bị điện, điện tử và ôtô hoặc đồ chơi trẻ em không chứa những nguyên tố độc hại với hàm lượng vượt quá tiêu chuẩn cho phép.
  • Đồng nhất các chất: Từ sự đồng nhất về phổ quang hồng ngoại của hai mẫu hợp chất có thể kết luận sự đồng nhất về bản chất của hai mẫu hồng ngoại với mức độ chính xác khá cao
  • Xác định cấu trúc phân tử: Từ tần số của các vạch phổ hấp thụ ta có thể biết sự có mặt của các nhóm chức trong phân tử.

• • Nhận biết các chất: Hiện nay người ta đã công bố một số tuyển tập phổ hồng ngoại của các chất và các tần số nhóm đặc trưng

• • Phân tích định lượng: Máy đo quang phổ cho phép sự tăng tỷ lệ tín hiệu/nhiễu làm cho việc phân tích định lượng càng thêm chính xác và do đó mở rộng được phạm vi phân tích định lượng.