спектрометрия. 23 Атомно-абсорбционная спектрометрия. Манакова я. В. 4 Курс атомноабсорбционная спектроскопия

• Название: Манакова я. В. 4 Курс атомноабсорбционная спектроскопия
• Анкор: спектрометрия
• Дата: 14.06.2020
• Размер: 1.14 Mb.
• Имя файла: 23 Атомно-абсорбционная спектрометрия.pptx
• Тип: Документы; #130047

МАНАКОВА Я.В.

4 КУРС

Атомно-абсорбционная спектроскопия

• Методы атомно-абсорбционной спектроскопии (ААС) основываются на том факте, что элементы в атомизированном состоянии поглощают свет при характеристической длине волны, переходя из основного состояния в возбужденное состояние.
• Количество поглощенной световой энергии пропорционально количеству атомов аналита на пути распространения излучения.
• Калибровка метода выполняется посредством введения известных концентраций атомов аналита на пути распространения излучения и построения графика зависимости поглощения от концентрации.

Устройство

• Лампа излучает свет соответствующий исследуемому элементу
• Атомизатор преобразует жидкую пробу в свободные атомы, поглощающие энергию излучения лампы
• Монохроматор выделяет длину волны, используемую для измерений
• Детектор измеряет интенсивность излучения, поглощенного свободными атомами

Лампа

Атомизатор

Моно-хроматор

Детектор

Лампа

• Источником света, главным образом используемым в атомно-абсорбционной спектроскопии, является лампа с полым катодом.
• Обычно каждая лампа предназначена для анализа одного элемента, хотя в некоторых случаях можно объединить несколько элементов в одну лампу.
• Из-за этого ограничения атомно-абсорбционная спектроскопия обычно используется для анализа либо какого-то одного элемента, либо небольшой группы элементов

Атомизатор

• Атомизация представляет собой процесс преобразования жидкой пробы в свободные атомы.
• На схеме представлены различные этапы атомизации, начиная с перевода элемента в раствор.

Атомизатор

• Атомы могут поглощать строго определенные порции энергии в виде:
• Теплоты
• Света при определенных длинах волн
• Электрон может переходить между энергетическими уровнями
• Атом может принимать (поглощение) и высвобождать (испускание) энергию.
• Атом переходит в возбужденное состояние
• Возбуждение объясняется переходом электрона с внутренней орбиты (с более низкой энергией) на внешнюю орбиту(с более высокой энергией).

Пламенный атомизатор для ААС

• При пламенной ААС (ПААС)проба готовится в жидком виде и распыляется в пламя.
• Основной особенностью этой методики является атомизация, происходящая в пламени.

Преимущества

• Возможность быстрого анализа
• Хорошая воспроизводимость
• Простота в эксплуатации
• Невысокая стоимость

Недостатки

• Чувствительность
• Динамический диапазон
• Требуются воспламеняемые газы
• Из-за воспламеняемых газов невозможна работа без участия оператора
• Проба не должна содержать избыточных количеств растворенных твердых веществ

Электротермический атомизатор для ААС (графитовая печь)

В большинстве случаев требуется растворение пробы.

Проба вводится в графитовую трубку и электротермически нагревается, проходя различные стадии до атомизации аналита.

В атомно-абсорбционной спектроскопии с атомизацией в графитовой печи атомизация происходит в три стадии:

•Сушка

•Озоление

•Атомизация

Метод с использованием графитовой печи является дополнительным по отношению к традиционной пламенной ААС и привносит в анализ некоторые преимущества.

Преимущества

Высокая чувствительность благодаря тому, что

−вся проба атомизируется одновременно

−свободные атомы остаются в оптическом пути более длительное время

Сниженные объемы проб

Возможен анализ ультраследовых количеств

Может использоваться без участия оператора, даже ночью

Недостатки

Очень медленно работает

Меньшее количество элементов может быть проанализировано

Худшая воспроизводимость

Больше химических интерференций (по сравнению с пламенной АА)

Разработка методик требует наличия навыков

Чаще требуется калибровка методом добавления внутренних стандартов (по сравнению с пламенной ААС)

Дорогие расходные компоненты (графитовые трубки)

Электротермический атомизатор

• Графитовая трубка помещается в данном аппарате, с помощью которого подводится инертный газ и электрическая энергия для нагрева трубки, в которой затем происходит десольватация и атомизация пробы.

Диапазон анализируемых элементов

Другие атомизаторы

Метод с образованием гидридов

Подходит для элементов, образующих летучие гидриды (As, Sn, Bi, Sb, Te, Ge и Se) при реакции с восстановителем.

Преимущества

•Отделение некоторых элементов в виде гидридов, что может исключить интерференции со стороны компонентов матрицы

•Хорошая воспроизводимость

Недостатки

•Применяется только для некоторых элементов

•Определенные химические интерференции

•Требует определенной пробоподготовки (аналит необходимо перевести в определенную степень окисления).

Метод холодного пара

Используется специально для ртути (имеет достаточно большое давление пара при температуре окружающей среды), которую можно восстановить до атомного состояния с помощью сильного восстановителя, например хлорида олова(II).

Преимущества

•Устраняет многие интерференции со стороны компонентов матрицы

•Хорошая воспроизводимость

Недостатки

•Используется только для ртути

•Необходимо стабилизировать ртуть в растворе

Принцип действия

Атомно-абсорбционная спектрометрия наиболее широко разработана для работы с жидкими веществами. Исходя из этого, для проведения анализа выполняют следующие операции:

• Проводят пробоотбор (отбирают часть вещества от объекта анализа, которая максимально полно отражает его химический состав).
• От твёрдой пробы отбирают определённую навеску, растворяют её в подходящих растворителях с целью перевода изучаемого элемента в раствор. От жидкой пробы отбирают фиксированную аликвоту и подготавливают рабочий раствор для анализа по тем же принципам.
• Готовят серию рабочих градуировочных растворов, охватывающих необходимый диапазон градуировочного графика.
• Подготавливают к работе атомно-абсорбционный спектрометр для регистрации сигнала в оптимальных условиях абсорбции изучаемого элемента.
• Вводят анализируемое вещество в атомизатор, создают поглощающий слой атомного пара и производят измерение аналитического сигнала.
• Последовательно вводя в атомизатор градуировочные растворы, получают градуировочную характеристику (функциональную зависимость между аналитическим сигналом и концентрацией элемента в градуировочном растворе).
• С её использованием определяют концентрацию изучаемого элемента в растворе пробы и в исходной пробе.

Применение

Методы атомно-абсорбционной спектрометрии применяют в анализе практически любого технического или природного объекта. Современные методики АА определения позволяют определить содержание почти 70 элементов Периодической системы. Из технических объектов методами атомно-абсорбционной спектрометрии анализируют металлы, сплавы, продукты гидрометаллургической переработки руд и так далее. Например, в золоте определяют содержание серебра, свинца и меди, в почвах, удобрениях, растениях — цинк, железо, магний, медь и другие элементы. Данный метод часто используют в клинических и различных биологических анализах (кровь, сыворотка крови и другие) на определение свинца, ртути и висмута.

Спасибо за внимание