|
|
Атомно абсорбционный анализ. Анализ Кайгородова Анна группа Бм192 Атомноабсорбционный спектральный анализ как инструментальный метод определения химического состава веществ по атомным спектрам поглощения, на сегод
Тема: Атомно-абсорбционный анализ Выполнила: Кайгородова Анна группа Бм-192
- Атомно-абсорбционный спектральный анализ как инструментальный метод определения химического состава веществ по атомным спектрам поглощения, на сегодняшний день, достиг весьма широкого распространения в аналитической практике. Этот метод позволяет определять около 70 элементов. В основном это металлы: Al, Ba, Be, V, Bi, W, Fe, Ca, Cd, Co, Si, Mg, Mn, Cu, Mo, Ni, Sn, Pb, Ti, Cr и Zn, но возможно применение метода и для определения некоторых неметаллов: As, B, I, P, Se, Si и Te.
- В настоящее время с использованием данного метода можно анализировать такие экологические объекты как природные и сточные воды, почвы, биологические ткани и жидкости, атмосферные выбросы, и другие.
Основные принципы ААС
- Атомно-абсорбционный анализ – метод аналитической химии, основанный на селективном поглощении (абсорбции) электромагнитного излучения определенной длины волны свободными от всех молекулярных связей нейтральными атомами определяемого элемента.
- В процессе абсорбции электрон переходит с основного энергетического уровня на более высокий в результате фотонного возбуждения, т.е. облучения светом с определенной частотой. При этом интенсивность возбуждающего света данной частоты уменьшается.
Общая схема атомно-абсорбционного анализа
- Для реализации метода атомно-абсорбционного анализа необходимо иметь (рис.2.2):
- селективный источник света излучаемого элемента (СИС);
- атомизатор (Ат) для перевода данного элемента из реальной пробы в атомарную форму;
- спектральный прибор (СП) для выделения аналитической линии этого элемента;
- электронную систему (ЭС) для детектирования, усиления и обработки аналитического сигнала.
- Рис. 2.2. Принципиальная схема атомно-абсорбционного спектрометра
Способы получения поглощающих слоев
- Получение поглощающих слоев в атомно-абсорбционной спектрометрии является наиболее существенным звеном в процедуре анализа. Это связано с необходимостью атомизации анализируемых проб, т.е. переведением вещества в такое состояние, при котором определяемые элементы находятся в виде свободных атомов, способных к абсорбции света.
- Наиболее часто используемыми способами атомизации вещества пробы являются пламенная и электротермическая атомизация.
Пламенная атомизация
- Пламя – это низкотемпературная плазма, в которой протекающие химические реакции поддерживают температурный баланс. В атомной спектроскопии обычно используют пламена горючих газов в смеси с окислителями. При этом необходимо выполнение следующих требований:
- пламя должно быть прозрачным в области 190-850 нм;
- слабое собственное излучение;
- максимальная эффективность атомизации элементов;
- минимальная степень ионизации элементов;
- высокая стабильность горения.
- Наибольшее распространение в атомно-абсорбционном анализе получило пламя ацетилен-воздух. Оно имеет высокую пропускаемость в области от 200 нм, очень слабую собственную эмиссию и обеспечивает высокую эффективность атомизации более чем 30 элементов, в том числе щелочных, щелочноземельных элементов и некоторых металлов (медь, кадмий, таллий, свинец, марганец, железо, кобальт и никель). Максимальная температура пламени 2300 0С. Это пламя наиболее стабильно, его температура слабо зависит от рабочей высоты и стехиометрии и составляет 2250±50 0С.
Электротермическая атомизация
- Технику электротермической атомно-абсорбционной спектрометрии предложил Б.В. Львов.
- Вместо пламенного атомизатора, он применил непламенный атомизатор – графитовую кювету, нагреваемую электрическим током.
Спектральные помехи
- Неселективное поглощение – основная спектральная помеха в атомно-абсорбционном анализе. В данном случае под неселективным поглощением понимается неатомное, фоновое поглощение, которое в некоторых случаях сильно зависит от длинны волны, что затрудняет его коррекцию традиционными способами.
- Это поглощение имеет место в том случае, когда в атомизаторе в процессе испарения пробы, наряду с атомами определяемого элемента, в газовой фазе появляются молекулы, спектральная полоса поглощения которых накладывается на линию поглощения определяемого элемента. Кроме того, при испарении и атомизации проб, содержащих, например, органические соединения, может происходить задымление рабочего пространства атомизатора. В последнем случае уменьшение интенсивности опорного излучения будет происходить еще и за счет рассеяния света на микрочастицах дыма.
- Значительное внимание уделяется разработке аппаратурных способов коррекции неселективного поглощения. Эти способы позволяют эффективно подавлять помехи с широким спектральным интервалом, однако для правильной коррекции узкополосных помех требуется определенная осторожность. Сущность способов коррекции неселективного поглощения сводится к тому, что одновременно с поглощением аналитической линии регистрируется поглощение корректирующей линии или полосы, которая предполагается обусловленным неселективным поглощением и численно равным неселективному поглощению на длине волны аналитической линии.
- В настоящее время применяют следующие аппаратурные способы коррекции неселективного поглощения: использование дополнительной спектральной линии; использование эффекта самообращения спектральных линий; использование ламп со сплошным спектром; использование эффекта Зеемана.
- Атомно-абсорбционный спектрометр АА-6300 фирмы «Shimadzu».
Принцип действия прибора
- Основными элементами атомно-абсорбционного спектрометра являются (рис.3.1): селективный источник света, модулятор, атомизатор, монохроматор, детектор, усилитель и регистрирующее устройство.
- Рис.3.1. Схема атомно-абсорбционного спектрометра
Селективный источник света излучает линейчатый спектр, содержащий узкую резонансную линию определяемого элемента. Модулятор механическим или электрическим способом прерывает поток света от источника. В атомизаторе проба превращается в атомные пары определяемого элемента пробы, поглощающие свет соответствующей длины волны. Монохроматор выделяет узкую спектральную полосу (обычно 0,2-2 нм), в которой находится измеряемая спектральная линия определяемого элемента. Детектор преобразует световой поток в электрический сигнал, который обрабатывается в регистрирующем устройстве так, чтобы на выходе атомно-абсорбционного спектрометра регистрировалась величина поглощения. Регистрирующее устройство синхронизировано с модулятором и реагирует только на прерывистый сигнал источника. Таким образом исключается воздействие излучения атомизатора – оно постоянно во времени и, следовательно, вызывает в детекторе постоянный ток, на который отсчетное устройство не реагирует. - Селективный источник света излучает линейчатый спектр, содержащий узкую резонансную линию определяемого элемента. Модулятор механическим или электрическим способом прерывает поток света от источника. В атомизаторе проба превращается в атомные пары определяемого элемента пробы, поглощающие свет соответствующей длины волны. Монохроматор выделяет узкую спектральную полосу (обычно 0,2-2 нм), в которой находится измеряемая спектральная линия определяемого элемента. Детектор преобразует световой поток в электрический сигнал, который обрабатывается в регистрирующем устройстве так, чтобы на выходе атомно-абсорбционного спектрометра регистрировалась величина поглощения. Регистрирующее устройство синхронизировано с модулятором и реагирует только на прерывистый сигнал источника. Таким образом исключается воздействие излучения атомизатора – оно постоянно во времени и, следовательно, вызывает в детекторе постоянный ток, на который отсчетное устройство не реагирует.
Достоинства метода
- высокая избирательность определения индивидуальных элементов;
- высокая чувствительность (низкое содержание вещества в исследуемой пробе: 10-1-10-4 мг/л);
- хорошая воспроизводимость (относительное стандартное отклонение
- 0,01 %);
- большая производительность (до 500 определений в час).[5]
- Этот метод позволяет определять около 70 элементов. В основном это металлы, но возможно применение метода и для определения некоторых неметаллов: As, B, I, P, Se, Si и Te. Причем для большинства определяемых элементов (около 40) возможно достижение относительно низких пределов обнаружения:
- в пламенном варианте – от десятых долей до десятков и сотен мкг/л;
- в электротермическом варианте – от тысячных до десятых долей мкг/л.
- Для таких элементов как As, Cd, Hg, Se, Zn и некоторые другие, пределы обнаружения, реализуемые в методе атомно-абсорбционной спектрометрии, являются одними из самых низких в аналитической химии.
- Современная техника атомно-абсорбционного анализа, реализуя гибкость метода, позволяет устанавливать содержание элементов в широком интервале концентраций:
- в пламени – от десятитысячных долей процента до десятков массовых процентов;
- в электротермических атомизаторах нижняя граница определяемых массовых долей для многих элементов составляет 10-6-10-4 % мас., верхняя – до диапазона пламенных определений.
Недостатки ААС
- Атомно-абсорбционный метод не многоэлементный, требующий дополнительных комплектующих и расходных материалов (графитовые кюветы, источники возбуждения).
Применение ААС
- В настоящее время с использованием данного метода можно анализировать как высокочистые водные и органические растворы, так и воды с морской соленостью и рассолы.
- Метод успешно применяется для анализа как легкорастворимых металлов и сплавов, так и для объектов, которые достаточно трудно перевести в раствор: шлаки, разнообразные современные керамики, горные породы, минералы и другие.
- Наиболее широко метод употребляется для анализа экологических объектов: природные и сточные воды, почвы, растения, биологические ткани и жидкости, корма, продукты питания, атмосферные выбросы, бытовая и техническая пыль и другие.
Спасибо за внимание!
|
|
|
Скачать 0.79 Mb.