Реферати українською » Химия » Атомно-емісійний спектральний аналіз


Реферат Атомно-емісійний спектральний аналіз

газу присутній кисень):


>Me +OMeO

У цьомумоноокиси також можуть гідно порушувати і випускати світло, але у іншої галузі довжин хвиль. Усувають той процес підвищенням температури полум'я.

Третій небажаний процес, яке у полум'я при освіті атомного пара – освіту карбідівМеС (в пальному газі присутній вуглець). Щоб придушити той процес, слід суворо підбирати необхідну газову суміш і температуру.

>Спектральние перешкоди виникають найчастіше з двох причин.

По-перше, може відбутися достатня близькість емісійних ліній різних атомів аналізованого зразка, які у умовахфотометрии полум'я сприймається як випромінювання одного типу атомів. Наприклад, найбільш чутлива емісійна лінія барію (553,56 нм) збігаються з широкої смугою,испускаемойСаОН. Щоб одержати дозвіл цієї проблеми варто використовувати спектральнідиспергирующие системи високого дозволу.

По-друге, спектральні перешкоди можуть бути і південь від самого використовуваного полум'я. Оскільки області довжин хвиль такого фонового випромінювання використовуванихпламен добре відомі, перешкоди цього можуть бути досить легко усунуті.

>Ионизационние перешкоди є результатом перебігу у полум'ї небажаного процесу – процесу іонізації атомів досліджуваних речовин:

>Mg - Mg+

Процес іонізації при високих температур полум'я може і далі до втрати всіх електронів в атомі.

Виниклі іони як і атоми, можуть порушуватися, і, випромінювати поглинуту енергію. Проте, безумовно, характеристики цього випромінювання різнитимуться від випромінювання порушених атомів.

Ця обставина утрудняє здійснення аналізу, оскільки перебіг процесу іонізації призводить до зниження концентрації визначених атомів, тобто. знижує той сигнал, що необхідно відстежити, на основі якого проводять розрахунок концентрації.

Цей процес відбувається придушують введенням у аналізований зразок солі такого металу, атом якого віддає електрони легше, ніж визначається атом.

З доступних солей, які можна використовуватиме цього – це солі цезію. Вони можуть генерувати надлишок електронів у полум'ї, і іонізація визначених важчеионизирующихся атомів придушується, тобто.анализируемие іони за наявного надлишку електронів легко переходить до атоми – у томуаналитико-активную форму.

Можна придушити іонізацію визначених атомів шляхом зниженням температури використовуваного полум'я. Але зі зниженням температури також падає, і концентрація порушених атомів у полум'ї, що небажано.

Отже, цікавить нас випромінювання загострення викликав перехід електронів з порушеної стану в основне, що визначається різницею енергій електронів різних рівнях Є.

Природно, що з різних атомів в переважну більшість Є також різна.

Далі, Є пов'язані з частотою випромінювання, довжиною хвиль, через швидкість світла, і постійної Планка рівнянням Планка:

Є2 – Є1 =h = = , де


h – стала Планка;

з – швидкість світла.

Знаючи Є (величинитабулировани), можна розрахувати довжину хвилі випромінювання.

Якщо Є виявляється уеВ, знаючи Є, можна розрахувати.

Наприклад, для кальцію Є = 2,95еВ, тоді

>>Ca = = 4200

Якщо випромінювання полум'я, що містить кальцій, пропустити черезмонохроматор, та був сфотографувати, це зображення матиме такий вигляд під назвою спектром випущення:

>Рис. 1.Линейчатий спектр випущення

Природно, чим більше можливих електронних переходів, тим більше число.

Таке зображення називаютьлинейчатим спектром випущення, що є, "спектральним відбитком" атома, тому, що набору цих ліній, з їхньої енергій можна визначити, який атом є у уже згадуваному розчині. Тому спектр – це потужна якісна характеристика речовини.

Існують певні залежності: що більше температура, тим більше коштів ліній з більшими на енергіями переходів спостерігається. При невисоких температурах найінтенсивніша лінія визначатиметься переходом електронів з першого порушеної стану в основне, наприклад3р 3s.

Цей спектр придатний як для якісного, але йполуколичественного аналізу з точністю ± 0,5 порядку.

>Полуколичественний аналіз грунтується у тому, що зникнення, або поява тих чи інших ліній в спектрі, залежить від концентрації речовини. При найнижчих концентраціях виявляються лише жирні лінії, за більш високих концентраціях ліній більше, а за високих – набагато більше. Є таблиці, у яких наведені дані проконцентрационним меж появи або зникнення кишенькових тих чи інших ліній, і це можна використовувати дляполуколичественной оцінки концентрації речовини.

Для аналізу перехідних металів потрібно понадвисокотемпературное полум'я, бо їх порушення відбувається за високих температур, що забезпечується застосуванням горючих сумішей які з закису азоту NO та ацетилену, чи кисню і водню.

4. Кількіснийатомно-емиссионний аналіз

Кількіснийатомно-емиссионний аналіз грунтується на використанні приладів двох типів:

•атомно-емиссионнихфотометров

•атомно-емиссионнихспектрофотометров.

З допомогою цих приладів виділяється або досить широке ділянку у спектрі, у якому як котру визначаємо лінію, або вужче ділянку спектра, у якому тільки один котру визначаємо лінію, і направляється далі на фотоелемент чи світлодіод.

Найпростіша схемаатомно-емиссионногофотометра (часто її називають полум'янимфотометром) має такий вигляд:


>Рис. 2. Принципова схема полум'яногофотометра

1 – ємності з компонентами займистою суміші, 2 – регулятори тиску,

3 –распилительная камера, 4 – горілка, 5 – досліджуваний розчин,

6 – пристрій для осушенняраспилительной камери,

7 –>фокусирующая лінза, 8 – вхідні щілину,

9 – призма, поділяє випромінювання за довжиною хвилі, чи світлофільтр,

10 –виходнаящель,11- фотоелектричний детектор,

12 –регистрирующее пристрій

До екрану зі щілиною пред'являються певних вимог: екран має бути як можна ширшим, а щілину максимально вузької, щоб пропустити без зміни лише випромінювання від центральній частині полум'я пальники, тобто., щоб випромінювання було лінійним, або близькими до лінійному.

Те, щоLi,Cs у природі мало, а основному зустрічаються До,Na, тим паче, що розбіжність у довжинах хвиль випромінювання для До іNa становить близько 150 нм, прилад зазвичай комплектується чотирма світлофільтрами, які пропускають дільницю спектра, де знаходиться випромінювання одного з даного атома: світлофільтр на До, наNa, наLi, наCs. Складнішою системою єатомно-емиссионнийспектрофотометр.Атомно-емиссионнийспектрофотометр має одну суттєва відмінність від полум'яногофотометра: міститьмонохроматическую систему – тригранну призму із жвавим екраном.Монохроматическая система ватомно-емиссионномспектрофотометре виконує тугіше функцію, як і світлофільтр ватомно-емиссионномфотометре: виділяє певний ділянку спектра, який далі подається через щілину на фотоелемент. Принципова новизна цих приладів у тому, щомонохроматор дає можливість окреслити значно більше вузький ділянку спектра, ніж світлофільтр: ділянку шириноюуровня2-5 нм, залежно від використовуваної системи. Існують системи, дозволяють виділити ще більше вузький ділянку спектра – цедифракционная решітка. Якщо зробити його великих розмірів, можна виділити ділянку спектра шириною 0,01- 0,001 нм. Завдяки таким можливостяматомно-емиссионнийспектрофотометр дозволяє досліджувати високотемпературніпламена, де є багато ліній найрізноманітніших атомів. Ще великими аналітичними можливості має багатоканальнийатомно-емиссионнийспектрофотометр. Його принципова схема особливий тим, що буває післямонохроматора вмногоканальноматомно-емиссионномспектрофотометре розташований не фотоелемент, адиодная лінійка, де у різних положеннях розміщено до 1000 діодів. Кожен із діодів з'єднаний із ЕОМ, обробній сумарний сигнал і передавальної аналітичний сигнал (вимірюється сила струму від кожної діода).

>Рис. 3. Принципова схема багатоканальногоатомно-емиссионногоспектрофотометра: 1 – горілка, 2 – вхідні щілину, 3 – призма, 4 –диодная лінійка, 5 – реєстратор


Вибір системи інформації не завжди однаковий. Удуговом іискровом варіантахатомно-емиссионнойспектрофотометрии спектр реєструють з допомогою фотографічної платівки, тобто фотографують сам спектр. Аналіз спектра даєполуколичественную інформацію складу речовини.Полуколичественний аналіз речовини за широким спектром на платівці грунтується у тому, що інтенсивність тій чи іншій лініїлогарифмически пов'язані з концентрацією речовини.

Кількісні методи засновані на підсумовуванні аналітичного сигналу – посиленогофототока, одержану світлодіода або від фотоелемента, який обробляється комп'ютером, або у найпростішому разі подається настрелочную шкалу приладу.

Силафототока пов'язані з концентрацією через коефіцієнт пропорційності:

I =kС

Коефіцієнтk буде постійним за постійних електричних характеристиках системи, і навіть за постійних концентраціяханалитико-активной форми у полум'ї.

• Концентраціяаналитико-активной форми у полум'ї залежить від дуже багатьох параметрів:

• від швидкості подачі аерозолю до вогню, яка, своєю чергою визначається тиском газу в усмоктувальної системі приладу,

• від температури полум'я, тобто. від співвідношення горючий газ -газ-окислитель.

Проте, у вузький проміжок часу, наприклад, протягом години, коефіцієнтk можна забезпечити постійним.


5.Спектрографический аналіз

Після набуття спектра наступній операцією є його аналітична оцінка, що можна проводити об'єктивним або суб'єктивним методом. Об'єктивні методи можна підрозділити на непрямі і прямі. Перша група охоплюєспектрографические, а друга —спектрометрические методи. Успектрографическом методі фотоемульсія дозволяє їм отримати проміжну характеристику інтенсивності лінії, тоді якспектрометрический метод грунтується у прямому вимірі інтенсивності спектральною лінії з допомогою фотоелектричного приймача світла. У суб'єктивному методі оцінки чутливим елементом є людське око.

>Спектрографический метод полягає у фотографуванні спектра на підхожих платівках чи плівці з допомогою відповідного спектрографа. Отримані спектрограми можна використовуватиме якісного,полуколичественного і кількісного аналізів.

>Спектрографические методи спектрального аналізу мають особливе значення. Це пов'язано з переважно високої чутливістю фотоемульсії і його здатністю інтегрувати інтенсивність світла, і навіть величезним обсягом інформації, закладених у спектрі, і можливість зберігати цю інформацію протягом багато часу. Необхідні прилади й устаткування щодо недорогі, вартість матеріалів низька, метод нескладний і легко піддається стандартизації.Спектрографический аналіз доречний під час рутинного аналізу та наукових досліджень про. Його недолік у тому, що внаслідок трудомісткості фотографічних операцій не доречний під часекспрессних аналізів, та її точність нижче, наприклад, точності спектрометричного чи класичного хімічного аналізу.Спектрографический аналіз отримав велике розвиток, особливо у галузі обробки величезний обсяг корисною інформації, закладеною у спектрі, з допомогою автоматичногомикрофотометра, що з обчислювальної машиною.

6.Спектрометрический аналіз

>Спектрометрический аналітичний метод відрізняється відспектрографического методу сутнісно лише спосіб виміру спектра. Тоді як іспектрографическом аналізі інтенсивність спектра вимірюють через проміжну стадію фотографування,спектрометрический аналіз грунтується у прямомуфотометрировании інтенсивності спектральних ліній. Пряме вимір інтенсивності має дві практичних переваги: через брак тривалої операції обробки сфотографованих спектрів і пов'язаних із нею джерел похибок істотно зростає як швидкість аналізу, і відтворюваність її результатів. Успектрометрическом аналізі операціїпробоотбора, підготовки й пробудження спектрів ідентичні відповідним операціямспектрографического методу. Те саме стосується всім процесам,протекающим під час порушення, і спонтанним чи штучно створюваним ефектів. Тому ні тут більше обговорюватися.Оптическая установка, яку також іспектрометрическом методі, включаючи джерело випромінювання, його відображення, всюдиспергирующую систему й одержання спектра, практично ідентична спектрографічної установці. Проте велика різниця, варте окремого обговорення, полягає у способі підбиття світловий енергії спектральних ліній дофотоелектрическому прошаркуфотоумножителя. Кінцева операція аналізу, саме вимір, цілком відрізняється від відповідної операціїспектрографического методу. Тому ця стадія аналізу потребує детальному обговоренні.


7. Візуальний аналіз

Третю групу методів емісійного спектрального аналізу включає візуальні методи, які відспектрографического і спектрометричного методів способом оцінки спектра і поза винятком поодиноких випадків, використовуваної областю спектра. Спосіб оцінки спектра суб'єктивний на противагу об'єктивним способам двох інших методів. У візуальної спектроскопії приймачем світла є людське око і використовується видима область спектра приблизно від 4000 до 7600.

У візуальних методах спектрального аналізу попередня підготовка спроб і порушення їх спектрів сутнісно немає від аналогічних операцій інших методів спектрального аналізу. У той самий час розкладання світла спектр відбувається виключно з допомогою спектроскопа. І, насамкінець, внаслідок суб'єктивності способу оцінки візуальні методики істотно відрізняються відспектрографических і особливоспектрометрических методик. Це означає також дії, що із трьох методів спектрального аналізу візуальний має найменшої точністю.

Межа виявлення візуального методу щодо великий. Найбільш чутливі лінії елементів, крім лужних іщелочноземельних, перебувають у ультрафіолетової області спектра. У видимій ділянці розташовані лише стосовно слабкі лінії найважливіших важких металів. Тому і межа виявлення візуальним методом зазвичай гірше до 10 — сто раз. За винятком поодиноких випадків, візуальний метод непридатний визначення неметалевих елементів, оскільки з їхньою лінії в видимій ділянці особливо слабкі. З іншого боку, порушення неметалічних елементів вимагає спеціального складного устаткування й інтенсивність джерела світла недостатня з оцінки спектральних ліній неозброєним оком.

На противагу відзначеним вище недоліків велика перевага візуального методу у його простоті, швидкості й малої вартості. Працювати зі спектроскопом дуже просто. Хоча з метою оцінки спектра необхідна деяка тренування, виконання найпростіших аналізів можна навчитися швидко. Спектри можна розцінювати неозброєним оком без тих труднощів, властивих непрямим методам. Цей методекспрессен: визначення одного компонента потрібно звичайно більш хвилини. Вартість щодо простого допоміжного устаткування візуального методу низька,пренебрежимо малі також на інструмент в обробці проб, матеріали дляпротивоелектродов також електроенергію. Методики настільки прості, що лише по деякою тренування аналізи можуть виконувати некваліфіковані лаборанти. У результаті високоїекспрессности методу трудовитрати однією аналіз низькі. Економічна ефективність методу збільшується також у про те, що "аналіз робити без руйнації аналізованого зразка і за те місці, саме він. Це означає, що з допомогою портативних приладів можна аналізувати безпробоотбора дома їх перебування проміжну продукцію (наприклад, металеві штанги), готової продукції (наприклад, деталі верстата) або вже умонтовані вироби (наприклад,перегреваемие трубки парових котлів).Экономятся також інструмент та палестинці час, спрощується організаційну роботу і зайвими в деструктивних методахпробоотбора.

Найважливішою областю застосування візуального методу спектрального аналізу є контроль металевих сплавів головним чином легованих сталей у процесі їх провадження з метою сортування. Використовується метод також і класифікації металів чи легованих сталей у доборі цінних матеріалів з брухту.


Укладання

АЕС — спосіб визначення елементного складу речовини по оптичнимлинейчатимспектрам випромінювання атомів і іонів аналізованої проби,возбуждаемим у поновлюваних джерелах світла. Як джерела світла дляатомно-емиссионного аналізу використовують полум'я пальники або різні види плазми, включаючи плазму електричної іскри чи дуги, плазму лазерної іскри,индуктивно-связанную плазму, тліючий розряд та інших.

АЕС — самий поширенийекспресснийвисокочувствительний метод ідентифікації і кількісного визначення елементів домішок в газоподібних, рідких i твердих речовинах, зокрема й у високочистих. Він широко застосовується у різних галузях науку й техніки контролю промислового виробництва, пошуках і переробки з корисними копалинами, в біологічних, медичних і екологічних дослідженнях тощо. Важливим гідністю АЕС проти іншими оптичними спектральними, і навіть багатьма хімічними і фізико-хімічними методами аналізу, є можливості безконтактного,експрессного, одночасного кількісного визначення значної частини елементів у широкому інтервалі концентрацій з прийнятною точністю під час використання малої маси проби.


Список літератури

1. Піскарьова С.К. "Аналітична хімія"М.,Висшая школа 1994.

Схожі реферати:

Навігація