1. Podstawy teoretyczne. Emisyjna spektrometria atomowa, AES (z angielskiego Atomic Emission Spectrometry), instrumentalna metoda analityczna wykorzystująca promieniowanie wysyłane przez atomy pierwiastków w odpowiednio wysokiej temperaturze. Położenie zarejestrowanych linii spektralnych pozwala na identyfikację (analizę jakościową) badanej próbki, natomiast analiza ilościowa oparta jest na wyznaczonej doświadczalnie zależności pomiędzy natężeniem linii spektralnych (mierzonym metodami fotoelektrycznymi) a zawartością emitujących je pierwiastków. Atomy, emitujące promieniowanie podczas pomiaru, są wzbudzane elektrycznie (łuk lub iskra), płomieniowo (fotometria płomieniowa), za pomocą lasera lub w plazmie wytworzonej w gazowym argonie. Wszystkie ciała stale, ciekłe i gazowe mogą się stać w pewnych warunkach źródłem promieniowania, które po przejściu przez monochromator, ulega rozdziałowi na tzw. linie spektralne. Taki zbiór linii, dla różnych długości fal, nosi nazwę widma emisyjnego. Przedmiotem zainteresowania spektralnej analizy emisyjnej są widma liniowe, emitowane przez pobudzone do świecenia atomy i jony. W normalnych warunkach atomy znajdują się w podstawowym stanie energetycznym. Atom znajdzie się w stanie wzbudzonym po dostarczeniu mu kwantu energii i przeniesieniu tym samym elektronów na wyższy poziom energetyczny. Powrót elektronu do stanu podstawowego powoduje emisję energii w postaci promieniowania elektromagnetycznego charakterystycznego dla atomów danego pierwiastka. Najniższy poziom wzbudzony, na który może być przeniesiony elektron ze stanu podstawowego, to poziom rezonansowy. Powrotowi elektronu z poziomu rezonansowego towarzyszy w widmie linia spektralna, zwana linią rezonansową. Na podstawie podanych wiadomości można przypuszczać, że pierwiastki o podobnej budowie powłok elektronowych powinny dawać analogiczne widma, a więc widma pierwiastków tej samej grupy układu periodycznego powinny być podobne. Zwiększanie energii dostarczanej atomowi z zewnątrz, zwiększa liczbę możliwych przejść energetycznych w atomie. W miarę zmniejszania się stężenia pierwiastka liczba linii widmowych na spektrogramie maleje. Linie emisyjne występujące przy niewielkich stężeniach pierwiastka to tzw. linie ostatnie, odgrywające szczególnie ważną rolę w badaniach jakościowych spektralnej analizy emisyjnej.
(…)
… można aparaty spektralne podzielić na:
• spektroskopy (do wizualnej obserwacji i pomiarów);
• spektrografy (wyposażone w rejestrację kliszową);
• spektrometry (zaopatrzone w urządzenia pomiarowe, jak: fotokomórki,
fotopowielacze, termopary itp.).
Najistotniejszymi częściami aparatury spektrograficznej są: źródła wzbudzenia wraz z
elektrodami, układ optyczny i układ rejestrujący.
Źródło wzbudzenia
l. Łuk prądu…
…
krzywej analitycznej, powinny mieć skład możliwie bliski składowi roztworu badanego, ze
względu na ewentualny wpływ obcych substancji na emisję promieniowania przez pierwiastek
oznaczany.
Zastosowania
Fotometria płomieniowa znalazła głównie zastosowanie do oznaczania litu, sodu, potasu, rubidu,
cezu, wapnia, strontu i baru. Szczególnie oznaczanie śladów sodu, potasu i wapnia wykonuje się
prawie wyłącznie…
…
jest uzyskanie wysokich temperatur wzbudzenia, sięgających kilkunastu tysięcy K, a tło
pochodzące od plazmy jest niewielkie. Wysoka temperatura pozwala na oznaczanie trudno
wzbudzalnych pierwiastków jak P, B, W, Zr.
Zasadniczymi częściami układu optycznego spektrografu są: szczelina, kolimator
(soczewka lub układ soczewek przekształcający wiązkę promieniowania w równoległą), układ
rozszczepiający (pryzmat lub siatka dyfrakcyjna), układ soczewek zbierających, kamera z płytą
fotograficzną do rejestracji widma.
Popularnym spektrografem jest Q-24 produkcji C.Zeiss Jena. Promień, po przejściu przez
szczelinę 1 i soczewkę kolimatora 2 ulega rozszczepieniu i załamaniu w pryzmacie kwarcowym
Cornu 3. Następnie, po przejściu przez przesłonę irytową 4 i układ soczewek kamery 5 pada na
płytę fotograficzną 6.
Detektorem…
… wiele linii emisyjnych (nawet dla
tego samego pierwiastka linie o różnej intensywności), co umożliwia wykonanie analizy
spektralnej.
ICP-AES służy do pomiaru bardzo małych zawartości pierwiastków w próbkach (np. ołowiu w
benzynie bezołowiowej). Nowoczesne spektrometry ICP-AES wyposażone są m.in. w
holograficzne siatki dyfrakcyjne i monochromator Czerny-Turnera.
ICP-AES (emisyjna spektrometria atomowa…
… do rejestracji graficznej lub
drukarką podającą wynik liczbowy. Istnieją kwantometry umożliwiające jednoczesne oznaczenie
kilkunastu pierwiastków zawartych w próbce badanej.
1 — rejestrator zmian napięcia w czasie; 2 — wyłącznik czasowy prąciu; 3 — centralny pulpit
do włączania aparatury; 4 — rozpylacz i palnik do fotometrii płomieniowej; 5 — pomocnicze
elektrody żelazne z wyładowaniem iskrowym; 6 — amperomierz…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)