1.6 Атомно-абсорбционный метод анализа

Атомно-абсорбционный анализ (атомно-абсорбционная спектрометрия) как инструментальный метод количественного определения элементного состава веществ по атомным спектрам поглощения за относительно короткое вре­мя достиг весьма широкого распространения в аналитической практике и является одним из самых распространённых, селективных, чувствительных методов определения металлов.

1.6.1 Сущность атомно-абсорбционного метода анализа

Атомно-абсорбционная спектрометрия основана на поглощении излучения свободными атомами в основном состоянии излучения, испускаемого первичным источником света. При длине волны для данного элемента, которая соответствует оптическому переходу атомов из основного состояния в возбужденное, поглощение излучения приводит к уменьшению заселенности основного состояния. Величина поглощения связана с концентрацией атомов в основном состоянии и, следовательно, с концентрацией элемента. [15].

Атомно-абсорбционную спектрометрию используют как для качественного, так и для количественного анализа. Качественный элементный анализ может осуществляться по появлению в спектре характерных линий поглощения атомов.

1.6.2 Количественный анализ в аас

Количественный анализ заключается в том, что поглощение связано с концентрацией определяемого элемента, когда источник первичного изучения испускает линию длиной волны, подобной линии элемента, и шириной, меньшей, чем ширина линии элемента, поглощение интенсивности прошедшего света I к интенсивности падающего света I₀ .

Уравнение связи в ААС

Рассмотрим процесс поглощения излучения интенсивностью I слоем атомного пара толщиной dλ, содержащим N атомов определяемого элемента за время dτ. Тогда убыль интенсивности dI пропорциональна начальной величине интенсивности и dτ:

- dI = hν·B_nn`·I·dτ·N, (1)

где B_nn` - вероятность резонансного поглощения лучистой энергии невозбужденными атомами определяемого элемента.

Время прохождения слоя пропорционально его толщине и скорости процесса v и определяется по формуле:

dτ = dλ/v (2)

Для соответствующей среды и оптического диапазона излучения

v = c/n, где (3)

c – скорость света, n – показатель преломления среды.

Тогда:

- dI = hν·n/c·B_nn`·I·dλ·N (4)

Так как:

B<sub>nn`</sub> = c<sup>3</sup>/8πhν<sup>3</sup>·g`/g·A_nn`, (5)

где A<sub>nn`</sub> - вероятность перехода n`→ n,

подставив это значение в уравнение 4, имеем:

dI = - nc²/8πν²·g`/g·A<sub>nn`</sub>·I·N·dλ, (6)

проинтегрировав уравнение 6, получим:

I = I₀ · exp(-k_νNλ) (7)

где k_ν = nc²/8πν²·g`/g·A<sub>nn`</sub> – коэффициент поглощения соответствующей частоты атомами исследуемого элемента.

Переходя от количества атомов к концентрации уравнение связи для атомно-абсорбционного анализа выглядит следующим образом:

I = I₀ · exp(-k_νсλ) (8)

Для количественного анализа в ААС применяют методы внешнего стандарта (градуировочного графика) и добавок. Метод внутреннего стандарта неприменим ввиду того, что ААС — одноэлементный метод анализа, не позволяющий одновременно измерять аналитические сигналы двух элементов — определяемого и внутреннего стандартов.

Особенно широко в ААС используют метод добавок. Это связано с тем, что помехи в ААС, главным образом, имеют физико-химическую природу, т. е. являются с метрологической точки зрения мультипликативными.