6. Методы возбуждения в аэ анализе. Пламёна. Реакции, протекающие в плазме.

Возбуждение - это переход некоторых электронов атома на более высокий энергетический уровень. В возбужденном состоянии атомы живут недолго, потом они возвращаются в исходное состояние, испуская квант энергии. Этот квант энергии - то, что наиболее важно для аналитики.

Пламенный вариант метода основан на том, что определяемое вещество в растворенной форме всасывается в пламя. В пламени протекает целый ряд реакций и появляется излучение вещества, которое в данном случае является аналитическим сигналом. С вариантом пламенного метода вы знакомились в школе (окрашивание пламени - качественный эмиссионный анализ).

Для образования пламени готовят газовую смесь в составе горючего газа и газа окислителя. Выбор той или иной газовой смеси определяется прежде всего требуемой температурой пламени и в меньшей мере другими особенностями.

Перед вами таблица температуры пламен в атомно-эмиссионном анализе и их основная характеристика.

Характеристика пламен, применяемых в атомно-эмиссионном анализе:

Смесь	t0C
Воздух – пропан, бутан	1700
Воздух – ацетилен	2400
Воздух - Н2	2300
N2O - C2H2	3000
O2 – H2	3000

Выбор пламени зависит от определяемых веществ, и это в первую очередь определяется температурой пламени.

Если необходимо определять легко возбуждающиеся вещества, то температура пламени может более низкой (например, для щелочных металлов). Для анализа переходных металлов необходимо более высокотемпературное пламя, так как их возбуждение происходит только при высоких температурах, что обеспечивается применением горючих смесей состоящих из закиси азота и ацетилена, или кислорода и водорода.

MgCl_{2(раствор)} → MgCl_{2 (твердое вещ.)} → Mg + 2Cl

Mg + h → Mg* → Mg + h

Ещё варианты атомизации: электрическая дуга, электрическая искра, индуктивно связанная плазма.

7. Эффекты Лоренца и Доплера и их значение в ААА. Источник излучения в ААА.

В пламени поглощающаяся частица движется относительно неподвижного источника света. Это движение, согласно эффекту Допплера, приведет к тому, что длина волны поглощаемого атомами излучения изменится

ν = ν₀(1 + ) (1) ,

где V_x – проекция скорости поглощения на ось, проходящую через центр пучка света:

Рис.2

λ = (2)

V_x меняется, как по знаку, так и по величине.

В результате этого спектр меняется таким образом, что происходит уширение линий. Допплеровское уширение может быть оценено по уравнению:

~ (3) ,

где - температура;

- атомная масса.

Кроме эффекта Допплера к уширению и даже к сдвигу линий относительно максимума приводит взаимное влияние атомов друг на друга. Это эффект Лоренца.

Он заключается в воздействии поля соседнего атома на атом-поглощатель. Е электронных уровней в результате такого взаимодействия несколько изменится, а значит изменится и λ_{поглощаемое}. Чем больше атомы, тем сильнее воздействие и больше изменение.

Поскольку расстояния в системах будут самые разные, то и Δλ будут разные, а результат – уширение линий. Естественно, что чем больше давление (это и концентрация), тем больше уширение полосы. Кстати, есть лампы сверх высокого давления. Их спектр за счет эффекта Лоренца сплошной, т.е. отдельные линии сливаются.

При обычном давлении и температуре газового пламени оба эффекта примерно равноценны и дают общее уширение линий до 0,001 нм.