chemia_analityczna_absorpcyjna_spektrometria_atomowa.doc

ABSORPCYJNA SPEKTROMETRIA ATOMOWA

              Atomowa spektrometria absorpcyjna jest metodą analityczną opartą na zjawisku absorpcji promieniowania elekromagnetycznego przez wolne atomy. Podstawę metodą stanowią ustalenia Kirchhoffa i Bunsena:

- źródłem linii absorpcyjnych w widmie są wolne atomy, a nie ich związki,

- wolne atomy mogą absorbować promieniowanie przy długościach fali, przy których można je emitować,

- otrzymane widmo absorpcyjne jest charakterystyczne dla danego rodzaju atomów.

              Spektrometr AAS składa się ze:

a.     Źródła promieniowania np. lampy z katodą wnękową lub lamy z wyładowaniem bezelektrodowym. Lampa z katodą wnękową to rurka szklana z okienkiem kwarcowym, wypełniona neonem lub argonem pod określonym ciśnieniem. W rurce znajduje się anoda, najczęściej z wolframu i katoda wnękowa wykonana z metalu, którego linie lampa ma emitować. Pod wpływem przyłożonego napięcia następuje jonizacja gazu, którego powstałe jony bombarduję katodę i wybijają z niej atomy metalu. Wybite atomy ulegają wzbudzeniu
i emitują promieniowanie. Dla każdego oznaczenia metalu musimy posiadać osobną lampę. Produkuje się również lampy z katodą wnękowa wykonane z mieszaniny pierwiastków, które jednak charakteryzują się gorszymi parametrami.

b.     Atomizera, którego zadaniem jest wytworzenie z próbki analitycznej wolnych atomów oznaczanego pierwiastka. Rozróżniamy kilka typów atomizerów: płomieniowe
i elektrotermiczne . Płomieniowa AAS (F-AAS) polega na wprowadzeniu próbki roztworowej do płomienia i składa się z etapów: nebulizacji (polegającej na rozproszeniu analizowanego roztworu w delikatną mgłę i przeprowadzeniu jej w sposób jednorodny do płomienia) oraz atomizacji. Atomizacja zachodzi w płomieniu palnika, do którego wprowadza się gaz utleniający, gaz palny i roztwór analizowanej substancji w postaci aerozolu. Gazem utleniających jest powietrze, tlen lub podtlenek azotu, a gazem palnym acetylen, propan butan, gaz świetlny. Po wprowadzeniu do płomienia następuje odparowanie rozpuszczalnika, stopienie soli i jej parowanie, dysocjacja termiczna (jonizacja, wzbudzenie i synteza związków, co jest niepożądane). Atomizery elektrotermiczne (ET-AAS) maja budowę kuwet grafitowych (rurki posiadające w górnej części otwór do wprowadzania próbki, gdzie wprowadzania się roztwór analitu lub substancje stałe. Atomizacja przebiega w kilku etapach: suszenie próbki do 500K, mineralizacja próbki do 1000K oraz atomizacja do 4000 K.

c.      Monochromatora, którego zadaniem jest wydzielenie lilnii rezonansowej oznaczanego pierwiastka i skierowanie jej do detektora. Najczęściej monochromator stanowi siatka dyfrakcyjna.

d.     Detektora – fotopowielacza.

e.     Rejestratora.

Podstawą ilościowych oznaczeń AAS jest fakt, że absorpcja promieniowania zależy od liczby wolnych atomów, a ta liczba od całkowitego stężenia analizowanego pierwiastka. Do oznaczeń stosuje się technikę krzywej wzorcowej, dodatku wzorca.

Metoda AAS należy do najchętniej stosowanych technik w analizie ilościowej, ponieważ cechuje się bardzo dobrą czułością, niską granicą wykrywalności (wyższa w ET-AAS), doskonałą selektywnością (widma AAS są ubogie, stąd nie występują koincydencje linii) oraz odtwarzalnością oznaczeń.

Ograniczenia metod AAS są związane z licznymi interferencjami związanymi z czynnikami aparaturowymi (nakładanie się linii niektórych pierwiastków) oraz efektami matrycowymi (niepożądane reakcje zachodzące podczas atomizacji). Aby przeciwdziałać niekorzystnym wpływom matrycy (wszystkie substancje w próbce poza oznaczanym pierwiastkiem) stosujemy bufory dejonizujące – stabilizujące jonizację.

Metodą AAS można oznaczać pierwiastki metaliczne, najczęściej pojedynczo, w postaci śladowej. Analit przeprowadzamy do roztworu (stałe tylko w ET-AAS).