Способы измерения концентрации

Поглощение излучения атомами подчиняется тем же законам, что и поглощение молекулами. При стабильной работе источника излучения и распылителя, постоянной температуре пламени (или графитовой кюветы) и постоянном давлении сигнал прямо пропорционален концентрации определяемого элемента.

Для определения концентрации используют метод градуировочного графика, метод ограничивающих растворов и метод добавок. При этом практически исключены спектральные помехи, а именно влияние наложения других спектральных полос (поскольку они узкие и их очень мало).

Метод градуировочного графика. В ААС количественный анализ проводят в основном по постоянному градуировочному графику, построенному по стандартным растворами в координатах абсорбция - концентрация. В наиболее совершенных двухлучевых спектрометрах для однотипных образцов зависимость абсорбции от концентрации от образца к образцу хорошо воспроизводится, поэтому можно даже отградуировать шкалу измерительного прибора непосредственно в единицах концентрации. Анализ на таком приборе значительно упрощается и ускоряется: достаточно внести в атомизатор исследуемый раствор, и сам прибор покажет концентрацию определяемого элемента.

Абсорбция связана с концентрацией более простой зависимостью, чем пропускание или поглощение, выраженное в процентах, поэтому всегда для построения градуировочного графика используют зависимость абсорбции А от концентрации раствора С.

Метод ограничивающих растворов позволяет получить более точные результаты определений по сравнению с методом градуировочного графика. Он заключается в регистрации силы фототока раствора с неизвестной концентрацией С_х определяемого элемента и двух его стандартных растворов, один из которых имеет большую С₂, а другой - меньшую С₁ концентрацию по сравнению с С_х. Чем ближе друг к другому значения трех указанных концентраций, тем точнее результаты определений. Концентрацию С_х рассчитывают по формуле:

C_x = C₁ + (C₂ – C₁) · (I_x – I₁)/(I₂ – I₁),

где I  сила тока, мкА.

Метод добавок. В качестве растворов сравнения используют анализируемые пробы (растворы). Предположим, что в анализируемом растворе концентрация элемента составляет величину С_х. При подготовке раствора к анализу отбирают несколько одинаковых порций, например, четыре. К каждой порции добавляют такие же объемы раствора сравнения («добавки»), которые содержат различные концентрации определяемого элемента.

В первой добавке определяемый элемент отсутствует, во второй его концентрация равна С₁, в третьей - С₂, а в четвертой - С₃. В результате проведенной операции получают четыре порции растворов, которые отличаются только содержанием определяемого элемента (соответственно ½ С_х; ½ (С_х + С₁); ½ (С_х + С₂); ½ (С_х + С₃). Далее для этих растворов измеряют значение атомного поглощения А: А_х, А₁, А₂, А₃, которые являются ординатами градуировочного графика. Абсциссами соответствующих точек берут указанные выше значения концентраций, если отбросить для упрощения коэффициент ½. Точку, соответствующую неизвестной концентрации С_х, выбирают на оси абсцисс произвольно. При этом положение начала координат на оси абсцисс остается неизвестным. Однако, считая, что зависимость А - С линейная, положение начала координат находят, экстраполируя построенный по четырем точкам график, как это показано на рис. 1.5.2. Точка пересечения графика с осью абсцисс определит положение начала координат, а длина отрезка 0 - С_х будет соответствовать концентрации определяемого элемента в анализируемом растворе.

Рис. 1.5.2. Определение концентрации вещества методом добавок