100.Атомно-абсорбционная спектроскопия и использование атомно-абсорбционной спектроскопии в судебной экспертизе.(применение в суд. Экспертизе не нашла)

ААС – это метод количественного элементного анализа, основанный на измерении поглощения атомным паром монохроматического излучения, энергия кванта hν которого соответствует резонансному переходу в атомах определяемого элемента. Если в эмиссионной спектроскопии возникновение аналитического сигнала обусловлено переходом электрона с возбужденного энергетического уровня на нижележащий уровень с испусканием кванта электромагнитного излучения, то в абсорбционных методах измеряется ослабление светового потока, связанного с поглощением кванта и переходом атома на возбужденный уровень: М+hv→М*(абсорбция)

М*→ М+hv(эмиссия)

В аналитическую практику метод был введен благодаря работам австралийского физика Алана Уолша в середине 50-х годов прошлого века, хотя теоретические предпосылки для создания метода ААС были известны уже в конце XIX века.

Еще в 1802 г. У. Г. Волластон обнаружил в спектре Солнца черные (абсорбционные) линии. Однако описал он свое открытие небрежно, и сам им не заинтересовался.

В 1814 г. Й. Фраунгофер вновь обнаружил черные линии в солнечном спектре. Изучая диспергирование света различными призмами, Фраунгофер установил, что границы получаемых при этом спектров недостаточно отчетливы. Он повторил опыт, используя в качестве источника света свечу, и обнаружил, что между красной и желтой областями спектра имеется яркая линия (резонансный дуплет атомов натрия). Исследователь решил применить эту линию при измерении показателя преломления, но, повторяя опыт с солнечным светом, обнаружил на ее месте черную линию. Фраунгофер сконструировал прибор для исследования спектра. Он нашел большое число черных линий и доказал, что они входят в солнечный спектр, а не появляются вследствие несовершенства прибора. Фраунгофер составил диаграмму линий.

В лабораторных условиях абсорбционные линии в атомных спектрах впервые наблюдал Г. Кирхгоф. В 1859 г. он описал «обращение спектров».

Этим термином он назвал следующее явление: окрашенные линии исчезают из спектра, замещаясь на черные, если свет от источника сплошного излучения проходит через атомный пар. Появление черных линий в солнечном спектре он объяснял поглощением излучения газами, окружающими раскаленное ядро Солнца.

Таким образом, к началу XX в. была установлена природа атомных абсорбционных спектров. Их использовали в качественном анализе, а также в астрофизике – для установления химического состава звезд.

Однако потребовалось еще более полувека для внедрения метода ААС в аналитическую практику, хотя достоинства этого метода количественного анализа были очевидны. Прежде всего, абсорбционные спектры содержат значительно меньшее число интенсивных линий. Поскольку даже при температурах более 3000 °C заселенность возбужденных уровней ничтожно мала, в спектрах поглощения атомов проявляются только резонансные линии, связанные с переходом электрона с основного состояния . Вследствие этого метод ААС обладает значительно более высокой селективностью по сравнению с эмиссионными методами.

Основной закон светопоглощения

в ААС интенсивность светового потока I , прошедшего через атомный пар, зависит от I0 и связана с концентрацией определяемого элемента более сложной зависимостью.

В абсорбционной спектрометрии оперируют величинами, характеризующими способность вещества поглощать электромагнитное излучение.

Пропускание – это доля излучения, прошедшего через объект, его выражают в относительных единицах или процентах:

Т=I/I

Оптическая плотность A – это отрицательный логарифм пропускания: В соответствии с основным законом светопоглощения (закон Бугера – Ламберта – Бера) величина оптической плотности линейно связана с концентрацией поглощающих C частиц и толщиной поглощающего слоя l:

Коэффициент поглощения k в ААС является эмпирической величиной, зависит от многих факторов и остается постоянным только в определенных условиях.