Зміст:
Введення
1. Атомно-абсорбційний аналіз
2. Переваги атомно-абсорбційного аналізу
Список літератури
Введення
Метод атомно-абсорбційного спектрального аналізу відрізняється високою абсолютною і відносної чутливістю. Метод дозволяє з великою точністю визначати в розчинах близько вісімдесяти елементів у малих концентраціях, тому він широко застосовується в біології, медицині (для аналізу органічних рідин), в геології, грунтознавстві (для визначення мікроелементів у грунтах) та інших областях науки, а також у металургії для досліджень і контролю технологічних процесів.
По точності і чутливості цей метод перевершує багато інших; тому його застосовують при атестації еталонних сплавів і геологічних порід (шляхом переведення в розчин).
Атомно-абсорбційний аналіз
Атомно-абсорбційний аналіз (Атомно-абсорбц. спектрометрія), метод кількісного елементного аналізу по атомних спектрах поглинання (абсорбції). Через шар атомних парів проби, одержуваних за допомогою атомізатора, пропускають випромінювання в діапазоні 190-850 нм. У результаті поглинання квантів світла атоми переходять у збуджені енергетичні стани. Цим переходам в атомних спектрах відповідають резонансні лінії, характерні для даного елемента. Відповідно до закону Бугера-Ламберта-Бера, мірою концентрації елемента служить оптична щільність A = Lg (I0/I), де I0 і I-інтенсивності випромінювання від джерела відповідно до і після проходження через поглинаючий шар.
Принципова схема полум'яного атомно-абсорбційного спектрометра: 1-джерело випромінювання; 2-полум'я; 3-монохрому гір; 4-фотоумножувач; 5-реєструючий або показує прилад.
Прилади для атомно-абсорбційного аналізу - атомно-абсорбційні спектрометри - прецизійні високоавтоматизованим пристрої, що забезпечують відтворюваність умов вимірювань, автоматичне введення проб і реєстрацію результатів вимірювання. В деякі моделі вбудовані мікроЕОМ. В якості прикладу на рис. наведена схема одного з спектрометрів. Джерелом лінійчатого випромінювання в спектрометрах найчастіше служать одноелементні лампи з порожнистим катодом, що заповнюються неоном. Для визначення деяких легколетучих елементів (Cd, Zn, Se, Ті та ін) зручніше користуватися високочастотними безелектродних ламп.
Переклад аналізованого об'єкта в атомизированное стан і формування поглинаючого шару пара визначеною і відтворної форми здійснюється в атомізаторі - зазвичай у полум'ї або трубчастої печі. Найбільш часто використовують полум'я сумішей ацетилену з повітрям (Макс. т-ра 2000 В° С) і ацетилену з N2O (2700 В° С). Пальник зі щілиноподібні соплом довжиною 50-100 мм і шириною 0,5-0,8 мм встановлюють уздовж оптич. осі приладу для збільшення довжини поглинаючого шару.
Трубчасті печі опору виготовляють найчастіше з щільних сортів графіту. Для виключення дифузії пари через стінки і збільшення довговічності графітові трубки покривають шаром газонепроникного піроуглерода. Максимальна температура нагріву досягає 3000 В° С. Менш поширені тонкостінні трубчасті печі з тугоплавких металів (W, Та, Мо), кварцу з ніхромовим нагрівачем. Для захисту графітових і металевих печей від обгорання на повітрі їх поміщають в напівгерметичні або герметичні камери, через які продувають інертний газ (Аr, N2).
Введення проб в поглинаючу зону полум'я або печі здійснюють різними прийомами. Розчини розпорошують (зазвичай в полум'я) за допомогою пневматичних розпилювачів, рідше - ультразвукових. Перші простіше і стабільніше в роботі, хоча поступаються останнім у ступені дисперсності утворюється аерозолю. Лише 5-15% найбільш дрібних крапель аерозолю надходить в полум'я, а інша частина відсіюється в змішувальній камері та виводиться в стік. Максимальна концентрація твердої речовини в розчині зазвичай не перевищує 1%. В іншому випадку відбувається інтенсивне відкладення солей в соплі пальника.
Термічне випаровування сухих залишків розчинів - основний спосіб введення проб в трубчасті печі. При цьому найчастіше проби випаровують з внутрішньої поверхні печі; розчин проби (Об'ємом 5-50 мкл) вводять за допомогою мікропіпетки через дозувальне отвір в стінці трубки і висушують при 100 В° С. Однак проби випаровуються зі стінок при безперервному зростанні температури поглинаючого шару, що обумовлює нестабільність результатів. Щоб забезпечити сталість температури печі в момент випаровування, пробу вводять в попередньо нагріту піч, використовуючи вугільний електрод (графітову кювету) графітовий тигель (піч Вудріффа), металевий або графітовий зонд. Пробу можна випаровувати з платформи (Графітового коритця), яку встановлюють у центрі печі під дозувальним отвором. У результаті значного відставання температури платформи від температури печі, нагрівається зі швидкістю бл. 2000 До/з, випаровування відбувається при досягненні піччю практично постійної температури.
Для введення в полум'я твердих речовин або сухих залишків розчинів використовують стрижні, нитки, човники, тиглі з графіту або тугоплавких металів, що поміщаються нижче оптич. осі приладу, так що пари проби надходять в поглинаючу зону з потоком газів полум'я. Графітові випарники в ряді випадків додатково підігрівають електричним струмом. Для виключення хутро. втрат порошкоподібних проб у процесі нагрівання застосовуються випарники типу циліндричних капсул, виготовлені з пористих сортів графіту.
Іноді розчини проб піддають в реакційному посудині обробці у присутності. відновників, найчастіше NaBH4. При цьому Hg, напр., Відганяється в елементному вигляді, As, Sb, Bi і ін-в вигляді гідридів, к-рие вносяться в атомізатор потоком інертного газу. Для монохроматізаціі випромінювання використовують призми або дифракційні грати; при цьому досягають дозволу від 0,04 до 0,4 нм.
При атомно-абсорбційному аналізі необхідно виключити накладення випромінювання атомізатора на випромінювання джерела світла, врахувати можливу зміну яскравості останнього, спектральні перешкоди в атомізаторі, викликані частковим розсіюванням і поглинанням світла твердими частинками і молекулами сторонніх компонентів проби. Для цього користуються різними прийомами, наприклад модулюють випромінювання джерела з частотою, на яку налаштовують приймально - реєструючий пристрій, застосовують двопроменеві схему або оптич. схему з двома джерелами світла (з дискретним і безперервним спектрами). наиб. ефективна схема, заснована на зєємановськимі розщепленні і поляризації спектральних ліній в атомізаторі. У цьому випадку через поглинаючий шар пропускають світло, поляризований перпендикулярно магнітному полю, що дозволяє врахувати неселективні спектральні перешкоди, що досягають значень А = 2, при вимірюванні сигналів, які в сотні разів слабкіше.
1. Переваги атомно-абсорбційного аналізу
Переваги атомно-абсорбційного аналізу - простота, висока селективність і малий вплив складу проби на результати аналізу. Обмеження методу - неможливість одночасного визначення декількох елементів при використанні лінійчатих джерел випромінювання і, як правило, необхідність переведення проб в р-р.
Атомно-абсорбційний аналіз застосовують для визначення близько 70 елементів (гл. обр. металів). Не визначають гази і деякі ін неметали, резонансні лінії яких лежать у вакуумній області спектра (Довжина хвилі менше 190 нм). Із застосуванням графітової печі неможливо визначати Hf, Nb, Та, W і Zr, які утворюють з вуглецем труднолетучие карбіди. Межі виявлення більшості елементів у розчинах при атомізації в полум'ї 1-100мкг/л, в графітової печі в 100-1000 разів нижче. Абсолютні межі виявлення в останньому випадку складають 0,1-100 пг. Щодо стандартне відхилення в оптимальних умовах вимірювань досягає 0,2-0,5% для полум'я і 0,5-1,0% для печі. В автоматичному режимі роботи полум'яний спектрометр дозволяє аналізувати до 500 проб на годину, а спектрометр з графітової піччю-до 30 проб. Обидва варіанти часто використовують у поєднанні з передуватиме. поділом і концентруванням екстракцією, дистиляцією, іонним обміном, хроматографією, що в ряді випадків дозволяє побічно визначати деякі неметали та орг. з'єднання.
Методи атомно-абсорбційного аналізу застосовують також для вимірювання деяких фізичних і фіз.-хімічних величин - коефіцієнт дифузії атомів у газах, температур газового середовища, теплот випаровування елементів та ін; для вивчення спектрів молекул, дослідження процесів, пов'язаних з випаровуванням і дисоціацією сполук.
Список літератури
1. Львів Б. В., Атомно-абсорбційний спектральний аналіз, М, 1966;
2. Прайс В., Аналітична атомно-абсорбційна спектроскопія, пер. з англ., М., 1976;
3. Харламов І.П., Єрьоміна Г. В., Атомно-абсорбційний аналіз в чорній металургії, М., 1982;
4. Миколаїв Р. І., Німець А. М., Атомно-абсорбційна спектроскопія в дослідженні випаровування металів, М., 1982;
5. Хавезов І., Цалев Д., Атомно-абсорбційний аналіз, пер. з болг., Л., 1983. Б. В. Львів. Л. К. Ползіков.
