спектральные-методы-2ая-часть-

АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД АНАЛИЗА

Атомно-абсорбционный спектральный анализ как инструментальный метод определения химического состава веществ по атомным спектрам поглощения, на сегодняшний день, достиг весьма широкого распространения в аналитической практике. Этот метод позволяет определять около 70 элементов. В

основном это металлы: Al, Ba, Be, V, Bi, W, Fe, Ca, Cd, Co, Si, Mg, Mn, Cu, Mo, Ni, Sn, Pb, Ti, Cr и Zn, но возможно применение метода и для определения некоторых неметаллов: As, B, I, P, Se, Si и Te. В настоящее время с использованием данного метода можно анализировать такие экологические объекты как природные и сточные воды, почвы, биологические ткани и жидкости, атмосферные выбросы, и другие.

Атомно-абсорбционный анализ – метод аналитической химии, основанный на селективном поглощении (абсорбции) электромагнитного излучения определенной длины волны свободными от всех молекулярных связей нейтральными атомами определяемого элемента. В процессе абсорбции электрон переходит с основного энергетического уровня на более высокий в результате фотонного возбуждения, т.е. облучения светом с определенной частотой. При этом интенсивность возбуждающего света данной частоты уменьшается.

Принципиальная схема пламенного атомно-абсорбционного спектрометра: 1-источник излучения; 2-пламя; 3-монохрома тор; 4-фотоумножитель; 5-регистрирующий или показывающий прибор.

Для получения спектра необходимо произвести атомизацию вещества пробы, т.е. превращение ее в атомные пары, для чего его раствор распыляют в пламени или испаряют сухой остаток раствора в электрической печи в интервале температур 20003000 oC. В этом температурном интервале более 90% атомов находятся в невозбужденном состоянии и окружающие атомы и молекулы не могут его изменить и, следовательно, не могут повлиять на величину атомного поглощения. Этот факт, наряду с малым количеством линий поглощения, обуславливает высокую избирательность атомноабсорбционного метода.

Связь между величиной поглощения и концентрацией элемента в пробе выражается из закона Бугера-Ламберта-Бера:

I=Io·e-klC

где k — коэффициент поглощения, рассчитанный на моль элемента для центра линии поглощения; I — толщина поглощающего слоя плазмы: C — концентрация поглощающих атомов.

После логарифмирования этого выражения и перехода от натуральных к десятичным логарифмам получают зависимость:

A=lglo/I = klc,

где А — абсорбция поглощающего слоя плазмы; k — атомный коэффициент абсорбции.

При постоянной толщине поглощающего слоя градуировочный график, построенный в координатах А—C, представляет собой прямую, проходящую через нулевую точку. Так как подавляющее большинство свободных атомов находится в основном состоянии, то значения атомных коэффициентов абсорбции для элементов очень высоки и достигают п-108, что примерно на три порядка выше молярных коэффициентов поглощения светового излучения, полученных для растворов (e = n-10s). Это в известной степени обусловливает низкие абсолютные и относительные пределы обнаружения элементов атомноабсорбционным методом: 10-12—10-14 г, соответственно10-5-10-8%.

В атомно-абсорбционном анализе используют специальные источники,

излучающие узкие полосы спектра. К таким

источникам относятся газоразрядные лампы, лампы с полым катодом и высокочастотные безэлектродные лампы.

С одной стороны, необходимость иметь на каждый определяемый элемент свою отдельную лампу усложняет процедуру анализа, но с другой стороны, исключительно тонкие линии атомного поглощения обеспечивают высокую селективность метода

.

Для реализации метода атомно-абсорбционного анализа необходимо иметь:

селективный источник света излучаемого элемента

(СИС);

атомизатор (Ат) для перевода данного элемента из реальной пробы в атомарную форму;

спектральный прибор (СП) для выделения аналитической линии этого элемента;

электронную систему (ЭС) для детектирования, усиления и обработки аналитического сигнала.