Атомізація в полум'ї

Для отримання полум'я використовують різні комбінації горючих газів з окислювачами, наприклад водню, пропану або ацетилену з повітрям або оксидом азоту. Кисень в чистому вигляді майже не застосовують як окислювач, так як суміші горючих газів з ним володіють дуже високою швидкістю горіння, важко піддаються контролю. У практиці атомно-абсорбційного аналізу найбільше застосування отримали два полум'я: повітряно-ацетиленові та полум'я оксиду азоту з ацетиленом. Ці дві газові суміші взаємно доповнюють один одного і спільно дозволяють визначати приблизно 70 елементів. Повітряно-пропанового полум'я придатне переважно для визначення лужних металів; кадмію, міді, свинцю, срібла і цинку.

Первинна реакційна зона (част. 1, рис. 2.6) для аналізу не використовується, тому що температура в ній менше 1000 ° С.

Зона внутрішнього конуса (2) сприятлива для вимірювання атомної абсорбції елементів, що утворюють термостійкі оксиди і гідроксиди (алюмінію, молібдену і т. п.). Вторинна реакційна зона (3) краща для вимірювання атомної абсорбції елементів, що не утворюють термостійких оксидів (мідь, се ребро, цинк, марганець тощо). Вимірювання в цій зоні характеризується найбільшою стабільністю і найменшими шумами.

Утворення вільних атомів в полум'ї є наслідком великої сукупності процесів, включаючи:

• отримання аерозолю з розчину аналізованої проби;

• випаровування розчинника з крапельок аерозолю;

• випаровування твердих частинок аерозолю і дисоціацію молекул на атоми;

• процеси збудження та іонізації атомів, а також утворення нових сполук в результаті реакцій з радикалами, аніонами, Атомами кисню і вуглецю, наявними в полум'ї.

Незважаючи на простоту цього способу атомізації, він має ряд серйозних обмежень, обумовлених іншими реакціями в полум'ї і малою тривалістю перебування частинок в ньому (10-3 с). Крім того, полум'я не безпечні в роботі і потребують витрат досить великих обсягів газоподібних пального та окислювача. Більш дешевими, безпечними і ефективними у багатьох відношеннях виявилися електротермічні Атомізатори,

Атомізація в електротермічних атомізаторах

Дуже простий в експлуатації є тонкостінна графітова піч, схема якої показана на мал. 2.7.

Аналізуючу пробу у вигляді розчину дозують мікропіпеткою в кількості 5-100 мкл через центральний отвір на стінку холодній печі, кінці якої закріплені всередині масивних графітових контактів. Піч постійно обдувається потоком аргону, що оберігає її від обгорання і сприяє видаленню випаровуваємої проби з атомізатора. Після висушування проба випаровується до атомів, і атомний пар заповнює всю трубку. Температура графітової печі регулюється спеціальним електронним пристроям з програмним управлінням.

Зазвичай температурну програму за часом можна розділити на 3 етапи: висушування проби (випаровування ра-створітеля), озолення (піроліз органічних компонентів і видалення деяких інших компонентів матриці), атомізація, тобто власне випаровування і перехід визначається елемента в стан атомного пара.

Кожному етапу відповідає своя оптимальна температура. Необхідність в такій ступінчастою температурної програмі пов'язана з тим, що на стадіях висушування і озолення часто спостерігається інший сигнал абсорбції, обумовлений розсіюванням зондуючого випромінювання димом, частинками золи і т. д.

Атомізація проби в графітової печі в залежності від фізико-хімічних особливостей елементів, що визначаються і матриць проби може відбуватися двома шляхами:

• проба спочатку випаровується з нагрітої поверхні атомизатора, а потім дисоціює на елементи в газовій фазі;

• проба спочатку термічно дисоціює до відповідних оксидів, які потім відновлюються до металу, або вуглецем до твердофазної реакції на кордоні поверхонь:

або оксидом вуглецю:

Метод атомної абсорбції з застосуванням електротермічного атомізатора забезпечує рекордно низькі межі виявлення по багатьом елементам. Їх чисельні значення коливаються для різних елементів від десятих до десятитисячних часткою нанограма в одному міліметрі розчину проби, досягаючи іноді в абсолютному вираженні значення

10^-12 - 10^-4 г Для вимірювання атомної абсорбції застосовують однопроменеві і двопроменеві атомно-абсорбційні спектрофотометри (аналізатори).