Пламенная эмиссионная фотометрия

В эмиссионном спектральном анализе используются пламенные, электродуговые, искровые и другие атомизаторы, но наиболее широкое применение получили пламенные атомизаторы. Они отличаются высокой стабильностью горения и возможностью регулирования температуры путем изменения состава сгорающей газовой смеси.

Пламенную эмиссию используют чаще всего для количественного определения элементов, входящих в состав растворов. Она широко используется для измерения лития (Li), натрия (Na) и калия (К), кальция (Са) в жидкостях организма. Этот принцип, также называемый пламенной эмиссионной фотометрией, может применяться для измерения более 60 элементов. Однако он главным образом используется для определения щелочных металлов, для возбуждения которых достаточна низкая энергия, получаемая при нагреве в низкотемпературном пламени (например, пропан/воздух).

1 – сосуд с анализируемым раствором; 2 – капилляр; 3 – распылитель; 4 – распыляющее сопло; 5 и 6 – стабилизаторы расхода воздуха и горючего газа; 7 – сопло горючего газа; 8 – горелка; 9 – сферическое зеркало; 10 – пламя; 11 – оптический узел; 12 – светофильтр, набор светофильтров или монохроматор; 13 – фотоприемник; 14 – электронный усилитель; 15 – устройство обработки и отображения информации

В пламенном фотометре исследуемое вещество (в виде водного солевого раствора) при помощи газа-носителя диспергируется в воздухе. Пламя испаряет остатки растворителя и разлагает молекулы. Таким образом, соль в капельках дисперсии путем ее нагрева в пламени переводится в газообразное состояние и распадается на составляющие атомы. Вместо аэрозолей непосредственно в пламя можно вдувать также мелкозернистые порошки. При нагреве выше критической температуры атомы поглощают энергию, что приводит к возбуждению электронов, их переходу на более высокий энергетический уровень. Когда возбужденные электроны возвращаются в первоначальное состояние, они излучают поглощенную энергию в виде света. Спектр излучаемого света, является характеристикой элемента. Интенсивность излучаемого света на данной длине волны пропорциональна количеству возбужденных атомов:

,

где a и b – постоянные величины; С _а – концентрация атомом анализируемого вещества в источнике излучения. В идеальных условиях имеется линейная взаимосвязь между концентрацией и интенсивностью света на определенной для данного элемента длине волны (b = 1). Однако на практике имеется некоторая зависимость степени ионизации от концентрации элемента. Кроме того, наличие других элементов может подавлять ионизацию. В газообразном состоянии могут быть возбуждены как атомы, так и ионы элемента, однако эмиссионные спектры атомов и ионов различны. Поэтому необходимо выбирать условия измерения, при которых получаются только атомные эмиссионные спектры. Оптимальные условия должны быть определены для каждого элемента. Когда, например, измеряется содержание калия в образце, добавление других элементов, таких как литий, с одной стороны снижает ионизацию калия, но в то же самое время обеспечивает возможность внутренней калибровки, если концентрация лития определяется детектором сравнения. Поэтому пламенные фотометры с детектором сравнения для лития позволяют компенсировать флуктуации, вызванные непостоянством энергии пламени.

Дата добавления: 2014-11-29