АЭС и ААС

1. Сравнительная характеристика и области применения аэ и аа анализа.

Атомно-абсорбционный и атомно-эмиссионный методы очень похожи между собой. Оба оптические, оба требуют атомизации атомов и используют электромагнитную регистрацию сигнала. Однако абсорбция основана на абсорбции фотонов, а эмиссия – на эмиссии. Кроме того, абсорбции не требуется возбуждение атомов и высокая температура.

Атомно-эмиссионный анализ в настоящее время широко применяется для определения К⁺ и Na⁺ в разных объектах наряду с ионометрическим методом.

В медицине на сегодняшний день ситуация такова, что ионометри-ческий метод удобен, хорош, но в Беларуси не работает из-за дороговизны материалов и из-за ограниченного срока службы электронной системы. В больницах и поликлиниках есть такие приборы, но они не используются, так как нет валюты для закупки средств. Поэтому работают на старых пламенных фотометрах, где аналитика дешевле, хотя и более «грязная» для медицины.

Основные области применения атомно-абсорбционных спектрометров (ААС) — контроль объектов окружающей среды (воды, воздуха, почв), анализ пищевых продуктов и сырья для их изготовления, медицина, геология, металлургия, химическая промышленность, научные исследования.

2. Устройство и принцип работы АЭ и АА фотометров и спектрофотометров.

Атомно-эмиссионный фотометр:

1 – горелка; 2 – экран со щелью; 3 – светофильтр; 4 – свето-чувствительный элемент, генерирующий фототок; 5 – регистрирующее устройство

Спектрофотометр

1 – горелка; 2 – экран со щелью; 3 –треугольная призма; 4 – подвижный экран; 5 – светочувсвительный элемент; 6 – регистрирующее устройство.

Суть: определяемое вещество в растворенной форме всасывается в пламя. Аналитический сигнал – излучение вещества.

Стадии:

1) испарение раствора и образование молекулярных форм веществ в кристаллическом состоянии → распад молекул вещества 2) атомизация: атомарные частицы возбуждаются, возвращаются в исходное состояние, испускают квант энергии.

Атомно-абсорбционный спектрофотометр:

1 – источник света, 2 – пламя, 3-5 – монохроматор, 6-8 – блок усиления и регистрации.

Суть: измерение интенсивности поглощения излучения определенной волны невозбужденными атомами определяемого элемента в газовой фазе.

3. Спектры испускания и поглощения излучения атомами в газовой фазе и их значение в анализе

Если излучение пламени, содержащего кальций, пропустить через монохроматор, а затем сфотографировать, то это изображение будет иметь следующий вид и называться спектром испускания:

Рис. 1. Линейчатый спектр испускания

Такое изображение называют линейчатым спектром испускания, который является, как бы, спектральным отпечатком атома, потому что по набору этих линий, по их энергиям всегда можно сказать, какой атом присутствует в анализируемом растворе. Поэтому спектр – это мощная качественная характеристика вещества.

Количественные эмиссионные методы основаны на суммировании аналитического сигнала – усиленного фототока, полученного от светодиода либо от фотоэлемента, который обрабатывается компьютером, либо в простейшем случае подается на стрелочную шкалу прибора.

Сила фототока связана с концентрацией через коэффициент пропорциональности:

I = k С (2)

Коэффициент k будет постоянным при постоянных электрических характеристиках системы, а также при постоянных концентрациях аналитико-активной формы в пламени.

Спектр поглощения — зависимость показателя поглощения вещества от длины волны (или частоты, волнового числа, энергии кванта и т. п.) излучения. Он связан с энергетическими переходами в веществе. Для различных веществ спектры поглощения различны.

Для почти свободных атомов и молекул в разрежённых газах оптический спектр поглощения состоит из отдельных спектральных линий и называется линейчатым.

Разным веществам соответствуют разные спектры поглощения, что позволяет использовать спектроскопические методы для определения состава вещества. Для твёрдых веществ спектры поглощения непрерывны, но встречаются и отдельные линии.

Аналитический сигнал в данном случае – это доля прошедшего света. Он логарифмически связан с концентрацией, поэтому можно осуществить количественный анализ. Обычно он выполняется методом градуировочного графика, который строится непосредственно перед анализом или сразу после анализа раствора с неизвестной концентрацией.