- Атомно-абсорбционный Спектральный Анализ Реферат
- Атомно Абсорбционный Метод Анализа Реферат
- Атомно-абсорбционный Анализ Реферат
Доклад: Атомно-абсорбционный анализ Доклад: Атомно-абсорбционный анализ Доклад: Атомно-абсорбционный анализ Содержание: Введение 1. Атомно-абсорбционный анализ 2. Достоинства атомно-абсорбционного анализа Список литературы Введение Метод атомно-абсорбционного спектрального анализа отличается высокой абсолютной и относительной чувствительностью. Метод позволяет с большой точностью определять в растворах около восьмидесяти элементов в малых концентрациях, поэтому он широко применяется в биологии, медицине (для анализа органических жидкостей), в геологии, почвоведении (для определения микроэлементов в почвах) и других областях науки, а также в металлургии для исследований и контроля технологических процессов.
В учебном пособии изложены теоретические основы атомно- абсорбционного метода анализа, описаны основные узлы атомно- абсорбционных спектрометров, в том числе источники излучения, атомизаторы и др., рассмотрены типы мешающих влияний и спосо- бы их устранения, основные. Применение атомно-абсорбционного анализа. Атомно-абсорбционный анализ реферат. Атомно-абсорбционный анализ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ХАРЬКОВСКИЙ. Определение металлических примесей методом атомно- абсорбционной спектрометрии.
По точности и чувствительности этот метод превосходит многие другие; поэтому его применяют при аттестации эталонных сплавов и геологических пород (путем перевода в раствор). Атомно-абсорбционный анализ Атомно-абсорбционный анализ (атомно-абсорбц.
Спектрометрия), метод количественного элементного анализа по атомным спектрам поглощения (абсорбции). Через слой атомных паров пробы, получаемых с помощью атомизатора, пропускают излучение в диапазоне 190-850 нм. В результате поглощения квантов света атомы переходят в возбужденные энергетические состояния. Этим переходам в атомных спектрах соответствуют резонансные линии, характерные для данного элемента. Согласно закону Бугера-Ламберта-Бера, мерой концентрации элемента служит оптическая плотность A = lg(I0/I), где I0 и I-интенсивности излучения от источника соответственно до и после прохождения через поглощающий слой. Принципиальная схема пламенного атомно-абсорбционного спектрометра: 1-источник излучения; 2-пламя; 3-монохрома гор; 4-фотоумножитель; 5-регистрирующий или показывающий прибор.
Приборы для атомно-абсорбционного анализа - атомно-абсорбционные спектрометры - прецизионные высокоавтоматизированные устройства, обеспечивающие воспроизводимость условий измерений, автоматическое введение проб и регистрацию результатов измерения. В некоторые модели встроены микроЭВМ. В качестве примера на рис. Приведена схема одного из спектрометров. Источником линейчатого излучения в спектрометрах чаще всего служат одноэлементные лампы с полым катодом, заполняемые неоном. Для определения некоторых легколетучих элементов (Cd, Zn, Se, Те и др.) удобнее пользоваться высокочастотными безэлектродными лампами.
Перевод анализируемого объекта в атомизированное состояние и формирование поглощающего слоя пара определенной и воспроизводимой формы осуществляется в атомизаторе - обычно в пламени или трубчатой печи. Наиболее часто используют пламя смесей ацетилена с воздухом (макс. Т-ра 2000°С) и ацетилена с N2O (2700°С). Горелку со щелевидным соплом длиной 50-100 мм и шириной 0,5-0,8 мм устанавливают вдоль оптич. Оси прибора для увеличения длины поглощающего слоя. Трубчатые печи сопротивления изготавливают чаще всего из плотных сортов графита. Для исключения диффузии паров через стенки и увеличения долговечности графитовые трубки покрывают слоем газонепроницаемого пироуглерода.
Максимальная температура нагрева достигает 3000 °С. Менее распространены тонкостенные трубчатые печи из тугоплавких металлов (W, Та, Мо), кварца с нихромовым нагревателем.
Для защиты графитовых и металлических печей от обгорания на воздухе их помещают в полугерметичные или герметичные камеры, через которые продувают инертный газ (Аr, N2). Введение проб в поглощающую зону пламени или печи осуществляют разными приемами.
Растворы распыляют (обычно в пламя) с помощью пневматических распылителей, реже - ультразвуковых. Первые проще и стабильнее в работе, хотя уступают последним в степени дисперсности образующегося аэрозоля. Лишь 5-15% наиболее мелких капель аэрозоля поступает в пламя, а остальная часть отсеивается в смесительной камере и выводится в сток. Максимальная концентрация твердого вещества в растворе обычно не превышает 1%. В противном случае происходит интенсивное отложение солей в сопле горелки. Термическое испарение сухих остатков растворов - основной способ введения проб в трубчатые печи.
Атомно-абсорбционный Спектральный Анализ Реферат
При этом чаще всего пробы испаряют с внутренней поверхности печи; р-р пробы (объемом 5-50 мкл) вводят с помощью микропипетки через дозировочное отверстие в стенке трубки и высушивают при 100°С. Однако пробы испаряются со стенок при непрерывном возрастании температуры поглощающего слоя, что обусловливает нестабильность результатов. Чтобы обеспечить постоянство температуры печи в момент испарения, пробу вводят в предварительно нагретую печь, используя угольный электрод (графитовую кювету) графитовый тигель (печь Вудриффа), металлический или графитовый зонд. Пробу можно испарять с платформы (графитового корытца), которую устанавливают в центре печи под дозировочным отверстием.
В результате значительного отставания температуры платформы от температуры печи, нагреваемой со скоростью ок. 2000 К/с, испарение происходит при достижении печью практически постоянной температуры. Для введения в пламя твердых веществ или сухих остатков растворов используют стержни, нити, лодочки, тигли из графита или тугоплавких металлов, помещаемые ниже оптич. Оси прибора, так что пары пробы поступают в поглощающую зону с потоком газов пламени. Графитовые испарители в ряде случаев дополнительно подогревают электрическим током. Для исключения мех. Потерь порошкообразных проб в процессе нагрева применяются испарители типа цилиндрических капсул, изготовленные из пористых сортов графита.
Иногда растворы проб подвергают в реакционном сосуде обработке в присут. Восстановителей, чаще всего NaBH4. При этом Hg, напр., отгоняется в элементном виде, As, Sb, Bi и др.-в виде гидридов, к-рые вносятся в атомизатор потоком инертного газа. Для монохроматизации излучения используют призмы или дифракционные решетки; при этом достигают разрешения от 0,04 до 0,4 нм. При атомно-абсорбционном анализе необходимо исключить наложение излучения атомизатора на излучение источника света, учесть возможное изменение яркости последнего, спектральные помехи в атомизаторе, вызванные частичным рассеянием и поглощением света твердыми частицами и молекулами посторонних компонентов пробы. Для этого пользуются различными приемами, например модулируют излучение источника с частотой, на которую настраивают приемно - регистрирующее устройство, применяют двухлучевую схему или оптич. Схему с двумя источниками света (с дискретным и непрерывным спектрами).
Эффективна схема, основанная на зеемановском расщеплении и поляризации спектральных линий в атомизаторе. В этом случае через поглощающий слой пропускают свет, поляризованный перпендикулярно магнитному полю, что позволяет учесть неселективные спектральные помехи, достигающие значений А = 2, при измерении сигналов, которые в сотни раз слабее. Достоинства атомно-абсорбционного анализа Достоинства атомно-абсорбционного анализа - простота, высокая селективность и малое влияние состава пробы на результаты анализа. Ограничения метода - невозможность одновременного определения нескольких элементов при использовании линейчатых источников излучения и, как правило, необходимость переведения проб в р-р. Атомно-абсорбционный анализ применяют для определения около 70 элементов (гл. Не определяют газы и некоторые др. Неметаллы, резонансные линии которых лежат в вакуумной области спектра (длина волны меньше 190 нм).
С применением графитовой печи невозможно определять Hf, Nb, Та, W и Zr, образующие с углеродом труднолетучие карбиды. Пределы обнаружения большинства элементов в р-рах при атомизации в пламени 1-100мкг/л, в графитовой печи в 100-1000 раз ниже. Абсолютные пределы обнаружения в последнем случае составляют 0,1-100 пг. Относительно стандартное отклонение в оптимальных условиях измерений достигает 0,2-0,5% для пламени и 0,5-1,0% для печи. В автоматическом режиме работы пламенный спектрометр позволяет анализировать до 500 проб в час, а спектрометр с графитовой печью-до 30 проб. Оба варианта часто используют в сочетании с предварит.
Разделением и концентрированием экстракцией, дистилляцией, ионным обменом, хроматографией, что в ряде случаев позволяет косвенно определять некоторые неметаллы и орг. Методы атомно-абсорбционного анализа применяют также для измерения некоторых физических и физ.-химических величин - коэффициент диффузии атомов в газах, температур газовой среды, теплот испарения элементов и др.; для изучения спектров молекул, исследования процессов, связанных с испарением и диссоциацией соединений. Список литературы 1. В., Атомно-абсорбционный спектральный анализ, М, 1966; 2. Прайс В., Аналитическая атомно-абсорбционная спектроскопия, пер.
С англ., М., 1976; 3. Харламов И.П., Еремина Г. В., Атомно-абсорбционный анализ в черной металлургии, М., 1982; 4.
М., Атомно-абсорбционная спектроскопия в исследовании испарения металлов, М., 1982; 5. Хавезов И., Цалев Д., Атомно-абсорбционный анализ, пер.
С болг., Л., 1983.
УДК 543.422.5 Брицке M. Атомно-абсорбционныйспектрохимический анализ (Методы аналитической химии). — M.: Химия, 1982. Книга посвящена одному из наиболее распространен ных современных аналитических методов. Дана общая ха рактеристика метода, теоретические основы, терминология. Описана применяемая аппаратура, поглощающие среды, ме тодика и техника работы, приводятся практические реко мендации. Обсуждаются перспективы развития метода.
Предназначена для широкого круга химиков-аналитиков, работающих как в научно-исследовательских,так и в заводских лабораториях. Может быть рекомендована сту дентам химических вузов, специализирующимся в области аналитической химии. 224 с, 36 рис., 8 табл., список литературы 94 ссылки. Редакционная коллегия: H. ДОЛMAHOBA, Ю.
30Л0Т0В (председатель), Ю. ОВ СЯННИКОВА (ученый секретарь), H. ФИЛИППОВА Рецензент: докт. Недлер -103 к Б - 050(01)-82 15- 81' © Издательство «Химия», 1982 г. СОДЕРЖАНИЕ Предисловие 5 Введение 6 Глава 1.
Основы метода атомно-абсорбционногоанализа 15 1.1. Вводные замечания 15 1.2. Принцип и схема метода 16 1.3. Элементарные процессы в поглощающих слоях и источ 19 никах света 1.4.
Ширина и контуры спектральных линий 23 1.5. Поглощение и излучение изотропного слоя плазмы ко 26 нечной толщины 1.6. Связь оптических характеристик плазмы с концентрацией 35 свободных атомов в условиях эксперимента 1.7. Особенности метода атомной абсорбции как одного из 42 видов спектрохимического анализа Г л а в а 2. Поглощающие среды, их свойства и получение 47 2.1.
Вводные замечания 47 2.2. Общая характеристика и типы пламен 49 2.3. Получение аэрозолей и испарение капель в пламенах 58 2.4.
Процессы диссоциации и ионизации в пламенах 63 2.5. Структура пламен 68 2.6. Особенности поглощения и излучения пламен 79 2.7. Электротермическая атомизация и ее применение для по 84 лучения поглощающих сред 2.8. Механизм перехода вещества пробы в газовую фазу и 89 атомизации в ЭТА Глава 3.
Аппаратура Ю2 3.1. Вводные замечания 102 3.2. Принципы устройства и классификация спектрофотомет ЮЗ 3.3.
Ров для атомно-абсорбционногоанализа Источники света Ю8 3.4. Горелки и распылители ш 3.5. Электротермические атомизаторы Ц8 3.6.
Монохроматоры и конденсорные системы 122. Усилительно-регистрирующиесистемы спектрофотометров 136 3.8. Вспомогательное оборудование и нестандартные системы атомизации атомно-абсорбционныхспектрофото 143 3.9.
Некоторые модели 147 метров Г л а ва 4. Методика и техника анализа 152 4.1. Вводные замечания 152 4.2.
Метрологическая характеристика метода 154 4.3. Основы техники и методики анализа с использованием 165 пламен 4.3.1. Подготовка спектрофотометра к работе 165 4.3.2. Техника измерений и выбор способа регистрации 166 4.3.3. Получение градуировочных характеристик 168 4.4.
Влияние состава раствора на результаты анализа 172 4.5. Основные рекомендации для решения частных аналитиче 176 ских задач при работе с пламенами 4.5.1. Элементы I группы 177 Щелочные металлы 177 Подгруппа меди 180 4.5.2. Элементы II группы 183 Бериллий, магний и щелочноземельные металлы 183 Подгруппа цинка 186 4.5.3. Элементы III группы 186 Подгруппа скандия и лантаноиды 186 Бор, алюминий и подгруппа галлия 188 4.5.4. Элементы IV, V и VI групп 190 4.5.5.
Марганец и элементы семейства железа 197 4.5.6. Платиновые металлы 198 4.5.7.
Примеры решения некоторых аналитических задач 200 4.6. Особенности AAA с использованием ЭТА и нестандарт ных способов атомизации 209 Заключение 216 Литература 220.
ПРЕДИСЛОВИЕ Атомно-абсорбционныйанализ в настоящее время является одним из наиболее распространенных мето дов аналитической химии. К сожалению, на русском языке издано лишь несколько руководств и обзоров, отражающих состояние метода на уровне, весьма да леком от современного. Поэтому назрела необходи мость в издании такой книги по атомно-абсорбцион-ному анализу, в которой были бы отражены успехи этого метода, достигнутые за последние годы.
При подготовке рукописи автор учитывал, что аппаратурные решения и методические рекомендации сравнительно быстро устаревают и поэтому счел це лесообразным уделить основное внимание вопросам принципиального характера: теории поглощения и испускания света, принципам устройства аппаратуры, общим рекомендациям по разработке частных мето дик анализа. В книге дано также описание приемов статистической обработки результатов анализа и ре комендаций по форме их представления в соответ ствии с требованиями ИЮПАК. Приведенные в книге рекомендации проиллюстрированы конкретными при мерами решения различных частных методических за дач. ВВЕДЕНИЕ Метод анализа химического состава вещества по атомным спектрам поглощения, получивший теперь общепринятое название атомно-абсорбционногоана лиза, за относительно короткое время достиг весьма широкого распространения. Можно без преувеличения сказать, что история аналитической химии еще не зна ла примера столь быстрого развития какого-либодру гого аналитического метода.
Об этом наглядно свиде тельствует непрерывный рост числа публикаций, ко торое еще в 1968—70гг. Не превышало 1000 названий, к 1971 г. Достигло 3000, а в 1977 г. Составило уже около 6000 названий.
Развитие метода атомно-абсорбционногоанализа получило теперь и достаточно прочную материальную базу; многие ведущие приборостроительные фирмы в большом количестве выпускают аппаратуру, необхо димую для работы по этому методу. Модели произво димых приборостроительной промышленностью спект рофотометров непрерывно совершенствуются; из года в год возрастает и спрос на них. Поэтому совершенно очевидно, что успех метода отнюдь не случаен. Пре имущества атомно-абсорбционногоанализа подтверж даются многочисленными примерами его успешного использования во многих областях науки и отраслях промышленности. Тем не менее не следует считать этот метод универсальным, способным заменить все остальные ранее известные методы анализа. Определяя место метода атомно-абсорбционногоанализа в аналитической химии и область его применения, полезно обра титься к истории его возникновения и развития.
Впервые линии поглощения были обнаружены при изучении спектра Солнца в начале XIX. Сначала Волластоном, а затем, независимо от него, — Фраугофером, по имени которого они и были названы. Однако непосредственная связь вида спектров поглощения и испускания с химическим составом нагретого газа была уста. Новлена гораздо позднее Кирхгофом и Бунзеном в работах, вы полненных в 1859—1861гг. Благодаря этим открытиям, по ли ниям поглощения атомов удалось обнаружить присутствие ряда известных ранее элементов в составе атмосферы Солнца. С тех пор атомно-абсорбционнуюспектроскопию, наряду с эмиссионным спектральным анализом, стали широко использовать в астрофизи ке и других областях науки.
В аналитической химии, однако, спектральный анализ (за исключением метода эмиссионной пламенной спектроскопии) по лучил широкое распространение только после создания современ ной теории спектров, т. В 20—30гг., причем до последнего времени — в эмиссионном варианте. В 1955—1957гг. Австралийский ученый Уолш 1, 2 предло жил простой и практически легко осуществимый способ измере ния коэффициента поглощения атомных линий. Примерно тогда же Алкемаде и Милатц 3 отметили преимущества, связанные с использованием атомных спектров абсорбции для аналитических целей.
Нам представляется, что именно практические достоинства предложенного Уолшем экспериментального решения и предопре делили дальнейшие успехи метода атомно-абсорбционногоана лиза. В ранних работах в качестве поглощающих слоев использо вали пламена. Впервые предложенный Львовым 4 электротер мический атомизатор, представлявший миниатюрную трубчатую графитовую электропечь, а затем и многочисленные варианты конструкций этого прибора, разработанные другими исследова телями, нашли, наряду с пламенами, применение в практике атомно-абсорбционногоанализа, однако все же пламенный ва риант, как более производительный и универсальный, получил наиболее широкое распространение. При разработке аппаратуры для атомно-абсорбционногоана лиза с использованием пламен на первых порах применяли не сколько устаревшие схемы, близкие по конструкции к употреб лявшимся ранее в пламенной эмиссионной спектроскопии. В даль нейшем, однако, удалось существенно повысить точность опреде лений, а также усовершенствовать конструкции приборов на основе опыта, накопленного при разработке автоматизированной фотоэлектрической аппаратуры для эмиссионного спектрального анализа: квантометров, полихроматоров и других приборов по добного типа. К тому времени теоретические и эксперименталь ные исследования спектров абсорбции достигли весьма высокого уровня. Были разработаны, в частности, столь важные для прак тики разделы, как теория уширения спектральных линий, деталь но изучено строение спектров абсорбции, исследован механизм процессов поглощения и излучения света веществом, находящемся в различных агрегатных состояниях, в том числе и в состоянии квазиравновесной плазмы.
Другими словами, к началу практи ческого использования спектров абсорбции в аналитической хи мии имелась уже фундаментальная основа метода, вполне доста точная для обоснования и выбора оптимальных эксперименталь ных решений. При выборе методики исследователь или сотрудник заводской лаборатории должен руководствоваться. Целым рядом соображений: метрологическими ха рактеристиками метода, его производительностью, технической оснащенностью лаборатории, а так же и соображениями экономического характера. Полезно поэтому охарактеризовать практическую ценность ме тода атомной абсорбции, сравнивая его по этим пока зателям с другими аналитическими методами. Заме тим, что из всех спектрохимических методов анализа (за исключением метода пламенной эмиссионной спектроскопии) метод атомной абсорбции ближе все го по своим особенностям к методам «мокрой» химии, так как процедура анализа по этому методу также предусматривает предварительный перевод пробы в раствор. Однако, в отличие от большинства химиче ских методов, при работе по методу атомной абсорб ции не требуется отделять другие элементы, так как их присутствие по большей части не вызывает замет ной систематической погрешности.
Поэтому для на хождения градуировочной характеристики обычно можно применять водные (или слабо подкисленные) растворы солей определяемых элементов. Исключи тельно просто и быстро на современных приборах производится конечная операция, т. Распыление растворов в пламя и последующее измерение анали тического сигнала непосредственно в единицах кон центрации. Во многих последних моделях спектро фотометров две последние операции выполняются автоматически, а готовый результат печатается на бумажной ленте в единицах концентрации. Поэтому по производительности работы и скорости выполнения анализов больших партий однотипных проб атомноабсорбционный анализ в пламенном варианте, как правило, значительно превосходит такие классические химические методы, как титриметрические, сйектрофотометрические, электрохимические и др.
С помощью универсальных приемов удается опре делять довольно большое число элементов (около 50) при относительно низких пределах обнаружения. Лишь элементы, образующие в пламенах термостой кие соединения или соединения, молекулы которых имеют высокие энергии диссоциации (например нио бий, тантал, цирконий, некоторые редкоземельные эле менты и ряд других), не могут быть определены с 8. Достаточной для практических целей чувствительно стью. Нельзя определять элементы, спектры которых не имеют линий поглощения, лежащих в доступной для наблюдения области: инертные газы, галогены, углерод, серу, азот, кислород, водород и др.
По воспроизводимости метод атомной абсорбции не уступает большинству перечисленных выше клас сических аналитических химических методов, за иск лючением гравиметрического и кулонометрического; относительное стандартное отклонение единичного определения обычно не превышает 0,02—0,03. Один из наиболее существенных недостатков ме тода атомной абсорбции, как, впрочем, и других хи мических методов, по сравнению с методами эмисси онного спектрального анализа — это необходимость последовательного определения отдельных элементов. Поэтому в тех случаях, когда сравнительно просто получить градуировочную характеристику, не опасаясь внесения систематической погрешности, выгоднее ис пользовать квантометрические методы (оптические или рентгено-флуоресцентные),например при массо вом анализе многокомпонентных сплавов стандартно го состава и т. При необходимости одновременного определения многих элементов, когда не требуется высокая точность анализа, например при анализе вы сокочистых продуктов, часто даже фотографический вариант эмиссионного спектрального анализа оказы вается предпочтительнее атомно-абсорбционногои других химических методов. Следует отметить, что вначале метод атомной аб сорбции часто рассматривали как специфический ме тод определения малых концентраций. Теперь же на основании многочисленных примеров показано, что преимущества этого метода перед эмиссионными ска зываются, в основном, при определении относительно больших концентраций элементов в пробах нестан дартного состава.
В таких случаях возможность ис пользования в качестве образцов сравнения простых, несложно и быстро приготовляемых растворов солей определяемых элементов может оказаться исключи тельно полезной. Например, в металлургии это до стоинство метода атомной абсорбции при анализе руд, продуктов их переработки, сплавов нестандартного 9.
Состава и других подобных объектов позволило в ряде случаев намного уменьшить погрешность определений и повысить производительность аналитической служ бы. Поэтому нам представляется, что успех, выпав ший на долю атомно-абсорбционногоанализа, связан отнюдь не с определением «ультрамалых» концентра ций, а с тем, что он дает возможность проводить с вы сокой производительностью, правильностью и воспро изводимостью массовое определение широкого круга элементов универсальными приемами в большом диа пазоне концентраций, начиная от тысячных долей про цента до десятков процентов.
Это отнюдь не означает, что метод атомной абсорб ции не следует рекомендовать для определения отно сительно малых концентраций. Если необходимо по лучить высокую воспроизводимость, этот метод может оказаться незаменимым, например при определении серебра, золота, металлов платиновой группы. В по добного рода ситуациях часто полезен электротерми ческий атомизатор, позволяющий уменьшить пределы обнаружения примерно на один — два порядка, а так же использование комбинированных методов — про ведение предварительного концентрирования опреде ляемого элемента химическими методами и последую щее определение его одним из приемов атомно-абсорбционного анализа. Приведенные примеры наглядно иллюстрируют широкие возможности метода атомной абсорбции. Возникает вопрос: имеют ли преимущества этого мето да принципиальный характер или же они сводятся в основном к техническим аспектам?
Думается, что без предварительного ознакомления с основами метода атомной абсорбции ответить на него затруднительно, однако некоторые замечания все же сделать уместно. Авторы ряда работ, в том числе и авторы осново полагающих исследований 1—3,высказывали пред положения, что использование для аналитических це лей абсорбционных спектров вместо эмиссионных имеет принципиально важное значение и само по се бе предопределяет преимущество метода атомной аб сорбции.
Аргументация этой точки зрения, однако, не представляется нам достаточно убедительной. Известно, например, что при использовании в качестве поглощающей среды плазмы дугового разряда, значи тельно менее стабильной по сравнению с пламенами, сам по себе переход к использованию для анализа спектров абсорбции не приносит ощутимого преиму щества по воспроизводимости и правильности. Между тем метод пламенной эмиссионной спектроскопии (ПЭС), при условии работы на современном преци зионном приборе, позволяет достичь по этим показа телям результатов, не уступающих полученным мето дом атомной абсорбции (в случаях, когда чувстви тельность определений обоими методами сопоставима).
Таким образом, можно считать, что решающим фактором, определяющим правильность и воспроизво димость анализа и, следовательно, преимущества ме тода, является стабильность свойств поглощающего слоя (источника света в эмиссионном варианте), а не переход от эмиссионных измерений к абсорбционным. Пламя, в частности, выгодно отличается от электри ческих разрядов тем, что его энергетика мало зависит от свойств вводимой пробы. Однако реализовать эту выгодную особенность пламен можно, только исполь зуя спектры абсорбции, так как эмиссионные линии многих элементов, как известно, в пламенах не воз буждаются из-заих относительно низкой температу ры, в то время как концентрация свободных атомов определяемых элементов может быть весьма высокой. Таким образом, переход к абсорбционным измерениям позволил косвенным путем использовать ранее скры тые богатые возможности, связанные с применением пламен для спектрохимического анализа.
При изложении материала автор уделил серьезное внимание многочисленным и весьма актуальным ис следованиям, выполненным за последние 8—10лет в области методики анализа и аппаратуры, которые не нашли отражения в ранее изданных на русском языке пособиях и обзорах 5—11.Учитывая, что теория спектров абсорбции достаточно подробно освещена в литературе (см., например, 12—15),в книге дано лишь краткое изложение ее основ, необходимое для понимания дальнейших разделов. При описании свойств пламен значительное внимание уделено ре зультатам экспериментальных исследований, так как 11.
Несмотря на привлечение весьма громоздкого мате матического аппарата до сих пор не создано количе ственной теории, удовлетворительно описывающей все многообразие происходящих в пламенах процессов. В настоящее время исследователи получили воз можность весьма широкого выбора различных моделей приборов. С другой стороны, устройство современных спектрофотометров и вспомогательных устройств на столько сложно, что подробное описание даже одной конкретной модели в рамках общего руководства практически просто невозможно. Кроме того, соответ ствующие сведения приводятся в прилагаемых к при борам описаниях и руководствах.
Поэтому при опи сании аппаратуры мы приводим сведения о принципах устройства основных типов современных атомно-аб-сорбционных спектрофотометров (однолучевых, двухлучевых и т. П.) и основных вспомогательных приборов (газораспределительных устройств, распылительных камер и распылителей, электротермических атомиза торов и т. П.) на отдельных примерах, поясняющих целесообразность выбора и комплектации оборудова ния в соответствии со стоящими перед исследователем аналитическими задачами. В заключение представляется необходимым кратко обсудить некоторые вопросы терминологии, так как по этому поводу до сих пор не существует единого мнения, и часто одни и те же термины употребляются в совершенно различном смысле. Вопрос этот неодно кратно поднимался и ранее.
Обычно затруднения воз никали при переводе многочисленных английских терминов, используемых при описании явления погло щения. Хотя дискуссия по этой проблеме и не пред ставляет, с нашей точки зрения, принципиального значения, совершенно необходимо условиться относи тельно однозначного употребления терминов, исполь зуемых в настоящей книге. Нам, прежде всего, каза лось необходимым не менять терминологии, ставшей уже давно классической в общих курсах физики, на пример, в случае изложения законов теплового излу чения, в частности, закона Кирхгофа. Здесь основные понятия — это понятия излучательной и поглощательной способности. Напомним, что поглощательной спо собностью Ay в учебной и научной литературе принято.
Называть величину отношения A V = I/I 0, где /о— ин тенсивность падающего на поглощающий слой моно хроматического светового потока, а / — интенсивность потока, поглощенного слоем. Эту безразмерную вели чину принято измерять в долях. Соответствующий анг лийский термин— absorption. При переводе остальных относящихся к характе ристикам поглощающих свойств среды терминов мы придерживались рекомендаций, предложенных еще в изданном в 1953 г.
Сборнике 16, посвященном аб сорбционной спектроскопии жидких сред. Величины атомного поглощения принят, как и везде, символ А. Не представляется удачным, как это было сделано при переводе книги Прайса 11, называть эту вели чину «поглощательной способностью», поскольку в классической физике, как уже указано выше, соответ ствующий термин обозначает совершенно другое по нятие. В остальном мы придерживались терминологии, традиционно используемой в классических пособиях. При изложении вопросов, относящихся к методике анализа и метрологии, в книге применена терминоло гия, рекомендованная ИЮПАК., согласно публикации ill/?. Г л а ва 1 ОСНОВЫ МЕТОДА АТОМНО-АБСОРБЦИОННОГОАНАЛИЗА 1.1. Вводные замечания Излагая теоретические основы спектрального ана лиза, в том числе и метода атомной абсорбции, прихо дится затрагивать вопросы, связанные с самыми раз ными разделами науки: теорией строения атомных спектров, теорией уширения спектральных линий, фи зикой плазмы, теорией горения и т.
Весь этот ма териал можно без труда найти в многочисленных учеб никах и монографиях, в том числе и упоминавшихся ранее 12—15.Однако далеко непросто отыскать по собие, в котором они были бы изложены в удобной для понимания основ метода атомной абсорбции последо вательности и наиболее целесообразном уровне изло жения. Очевидно, что при изложении научных основ ме тода атомно-абсорбционногоанализа (AAA), основное внимание следовало уделить теории поглощения света свободными атомами, находящимися в газовой фазе. Однако приходилось учитывать, что процессы погло щения и излучения света настолько тесно взаимосвя заны, что их раздельное описание попросту невозмож. Кроме того, основные представления о механизме излучения совершенно необходимы при описании ис точников света, используемых для AAA. Следовало также принять во внимание, что при оп ределении многих элементов (в первую очередь ще лочных и щелочноземельных) в пламенах возбужда ется интенсивное свечение резонансных спектральных линий, создавая тем самым значительные помехи, ог раничивающие пределы обнаружения этих элементов методом AAA.
Поэтому было целесообразно изложить теорию метода AAA на основе общих закономерно стей, описывающих оптические свойства низкотемпе ратурной плазмы. Особенно важно было обсудить условия, при вы полнении которых для описания оптических свойств плазмы корректно применять законы теплового излуче ния и, в частности, закон Кирхгофа, что в значитель ной мере упрощает задачу. Такой подход позволяет рассмотреть особенности метода атомной абсорбции как одного из методов спектрохимического анализа, аргументированно обсудить вопрос о его месте среди этих методов и о его достоинствах и недостатках. Принцип и схема метода Свободные атомы элементов, находящиеся в слое нагретого газа — плазмы, обладают способностью се лективно поглощать свет, переходя при этом из ниж него (невозбужденного) состояния с энергией E. в верхнее (возбужденное) состояние с энергией Ei.
Частоты линий поглощения определяются условием частот Бора: VIk = (E 1-Ek)Ih (1.1) где А — постоянная Планка. Существенно, что химический состав плазмы од.
Атомно Абсорбционный Метод Анализа Реферат
нозначно характеризуется частотами (длинами волн) линий поглощения (или же частотами линий испуска ния при наблюдении спектров эмиссии). Количественный анализ вещества по спектрам по глощения (абсорбции) основан на существовании оп г ределенной функциональной зависимости между кон центрацией элемента в поглощающем слое и одним из параметров, характеризующих линию поглощения. Следовательно, для выполнения атомно-абсорбцион-ного анализа необходимо прежде всего испарить ана лизируемую пробу и нагреть образующийся при этом газ до температуры, при которой происходит полная или хотя бы частичная диссоциация молекул, содер жащих определяемые элементы. Собственно, то же необходимо и при проведении эмиссионного спектро химического анализа; только в последнем случае не обходимо еще и возбудить спектр свободных атомов, находящихся в плазме. Для создания поглощающих слоев в атомно-аб-сорбционном анализе наиболее часто используют пла.
Мена, в которые вводят анализируемые пробы в виде аэрозолей. Применяют также испарение проб в спе циальных миниатюрных графитовых трубчатых печах («атомизаторах»). При поступлении пробы в пламя происходит целый ряд процессов: испарение (высы хание) капель аэрозоля; испарение (иногда лишь ча стичное) твердого остатка; диссоциация молекул в газовой фазе; возбуждение свечения свободных ато мов; ионизация. Кроме того, при испарении частиц аэрозоля, а также в самом пламени (т. В газовой фазе) происходят химические реакции, в которых уча ствуют как входящие в состав пробы вещества, так и вещества, образующиеся при горении. Общая схема процессов, протекающих в поглощающем слое, пред ставлена на рис. Совершенно очевидно, что количественный учет влияния всех этих процессов на состав газовой смеси, образующей пламя, или газовой смеси в электротер мическом атомизаторе — задача практически неразре шимая.
Атомно-абсорбционный Анализ Реферат
Поэтому непосредственно по какой-либовели чине, характеризующей поглощение (или по интенсив ности спектральной линии определяемого элемента в эмиссионном спектральном анализе), нельзя оценить Раствор Возбужденные I молекулы Яэрозоль I га S3 1 Возбуждение жидкость-газ ' S3 Sf (SI Свободные ^ S CX дозбужоенные атомы R3P030Rb S молекул H Ударь/ второго рода тоердое рода тело-газ й-. I 5з. gГаз II Диссоциация I Удары2-го 1 раствора + высвечивание «а. (компоненты i + продукты ионы Возбужденные горения) ионы Рис. Процессы, происходящие при введении анализируемого раствора в пламя.