На пламенном фотометре

Чтобы установить концентрацию вещества в растворе выполняют следующие операции: осуществляют построение калибровочного графика для данного вещества; измеряют интенсивность спектра излучения конкретного элемента на пламенном фотометре и определяют его концентрацию в растворе.

Построение калибровочного графика. Готовят серию стандартных растворов с увеличивающейся точно известной концентрацией элемента, охватывающей концентрацию его в анализируемых образцах. По составу стандартные растворы должны быть по возможности ближе к анализируемым растворам. Так, если определяют содержание обменного натрия после извлечения его из почвы 1%-ным раствором углекислого аммония, то и стандартные растворы соли калия готовят на растворе такой же концентрации, а не на воде.

Наливают в стаканчик прибора наиболее концентрированный стандартный раствор приготовленной серии, погружают в него всасывающую трубку и, увеличивая отверстие диафрагмы или переключая ампеметр на более высокую чувствительность, добиваются, чтобы стрелка микроамперметра отклонялась на 40-50 делений. Затем вводят в пламя через распылитель дистиллированную воду и ручками грубой и точной регулировки устанавливают стрелку микроамперметра на нуль.

Стандартные растворы вводят в распылитель пламенного фотометра в порядке возрастания концентрации определяемого элемента, а потом еще раз в обратном порядке. Записывают средние отсчеты для каждого стандартного раствора. По полученным данным строят график в достаточно крупном масштабе, откладывая по оси абсцисс концентрации, а по оси ординат показания микроамперметра.

При оформлении калибровочного графика записывают условия, при которых получили данные: используемый газ (пропан, бутан, ацетилен и др.); состав стандартного раствора; давление газа и воздуха в приборе; положение рукоятки чувствительности микроамперметра; постоянную диафрагму (если она имеется в приборе); степень раскрытия ирисовой диафрагмы.

Показания пламенного фотометра корректируют по стандартным растворам перед анализом каждой серии проб. Дистиллированную воду и все реактивы проверяют на отсутствие определяемого элемента.

Другие методы определения концентрации. Надо учитывать, что определение по калибровочному графику – простой, но не единственный способ измерения концентрации элемента при помощи пламенного фотометра.

Определение концентрации методом ограничивающих растворов. В пламя последовательно вводят: пробу, образцовый раствор с меньшей, чем в пробе, концентрацией; образцовый раствор с большей, чем в пробе, концентрацией. После каждого раствора прибор промывают дистиллированной водой, подаваемой в распылитель.

Концентрацию в пробе рассчитывают по формуле:

Х = С₁ + (С₂ – С₁) (Y – Y₁) / Y₂ – Y₁,

где Х и Y – концентрация раствора пробы и отсчет для него;

С₁ и Y₁ – концентрация менее концентрированного образцового раствора и отсчет для него.

Определение тем точнее, чем ближе отсчеты Y₁ и Y₂ к отсчету Y.

Пример. Взять 3 раствора: 1-й с концентрацией 15 мг, 2-й с концентрацией 20 мг на 100 г почвы и 3-й исследуемый.

При фотометрировании получены следующие отсчеты: 1-й – 46; 2-й – 61 и 3-й – 56.

Х = 15 + (20 - 15) (56 - 46) / (61 - 46) = 18,33 мг/100 г.

Определение концентрации методом добавок. Посторонние ионы, присутствующие в пробе, в той или иной степени влияют на интенсивность излучения определяемого элемента. Поэтому желательно, чтобы образцовые растворы и пробы были как можно однороднее по составу. При определении щелочных металлов лучшим способом устранения мешающих ионов служит метод добавок. Величина добавки должна быть в пределах содержания данного элемента в пробе.

Концентрацию устанавливают на основе следующих рассуждений: если содержание определяемого элемента в пробе обозначить символом Х, отсчет по пробе – Y, добавку – а, отсчет по пробе с добавкой – Y₁, то

Х / Y = Х + а / Y₁,

откуда

Х = Yа / Y₁ – Y.

Пример. При определении калия в 3 колбы на 100 мл наливают по 50 мл отфильтрованной вытяжки. В колбе №1 объем доводят до 100 мл дистиллированной водой; в колбу №2 вносят 100 мл образцового раствора хлорида калия (5 мкг/мл) и доводят до метки дистиллированной водой; в колбу №3 вливают 20 мл образцового раствора (10 мкг/мл) и 30 мл дистиллированной воды.

При фотометрировании получены: проба без добавки – 57, проба с добавкой 5 мкг/мл – 73, проба с добавкой 10 мкг/мл – 89.

Рассчитывают содержание калия в пробе:

по первой добавке Х = 57 ▪ 5 / 73 – 57 = 17,8 мкг/мл

по второй добавке Х = 57 ▪ 10 / 89 – 57 = 17,8 мкг/мл

Среднее содержание калия в пробе 17,8 мкг/мл.