Полуколичественный метод появления и усиления спектральных линий в атомно-эмиссионном анализе. Уравнение Ломакина-Шейбе

Полуколичественный метод гомологических пар в атомно-эмиссионном анализе.

Методы количественного атомно-эмиссионного анализа подразделяются на: полуточные и точные количественные.

В зависимости от точности оценки интенсивности спектральных линий:

- визуальные (оценка интенсивности проводиться на глаз);

-фотографические (по величине почернения фотопластинки в месте расположения на ней спектральной линии);

-фотоэлектрические (интенсивность измеряется с помощью фотоэлемента или ФЭУ).

Широко используется, особенно при анализе металлов и спла­вов, метод гомологических пар, который состоит в следующем.

В спектре элемента, определяемого в анализируемой пробе, выбирают ряд линий, называемых аналитическими.

В спектре основного компонента анализируемой пробы (в сталях – Fe) или в спектре

имеющегося в ней элемента или специально введенной добавки вы­бирают линии сравнения – так называемые гомологические линии. Гомологические линии должны удовлетворять следующим условиям:

1) иметь как можно более близкие энергии возбуждения;

2) принадлежать спектрам элементов, имеющих близкие к оп­ределяемому элементу энергии ионизации, температуры плавления и кипения, а также близкие химические свойства;

3) отличаться от сравниваемых линий определяемого элемента по длинам волн не более чем на 100 А°, а по интенсивности не более, чем в 10 раз.

Исходя из предварительных исследований или используя литературные данные устанавливают, при каких содержаниях определяемого элемента в анализируемой пробе интенсивности аналитических линий и линий сравнения – т.н. гомологических пар – будут равны, и используют далее эти данные при проведении анализа. Например, при определении содержания свинца в олове можно использовать данные, приведенные в таблице.

Свинец, λ, нм	Олово, λ, нм	Содержание РЬ, % при Iгь = Is°
280,20	276,18	0,18
287,22	276,18	0,6
282,32	276,18	1 3
405,78	380,10	2,0
208,20	285,06	3,0
266,32	266,13	10,0

В последней графе таблицы показано содержание свинца в олове, при котором интенсивности двух спектральных линий, принадлежащих этим элементам и расположенных в одной строке таблицы, оказываются одинаковыми.

Методы количественного атомно-эмиссионного анализа подразделяются на: полуточные и точные количественные.

В зависимости от точности оценки интенсивности спектральных линий:

- визуальные (оценка интенсивности проводиться на глаз);

-фотографические (по величине почернения фотопластинки в месте расположения на ней спектральной линии);

-фотоэлектрические (интенсивность измеряется с помощью фотоэлемента или ФЭУ).

В полуколичественном методе появления и исчезновения спектральных линий сначала с помощью эталонов устанавливают, при каких концентрациях появляются или исчезают те или иные чувствительные линии элементов, а затем, опираясь на полученные данные, находят ориентировочное содержание элементов в пробе. При этом используется несколько аналитических линий определяемого элемента разной интенсивности.

Если, например, в спектре реальной пробы имеются три первые линии (283,99; 303,41; 326,23 нм) указанной интенсивности, считают, что концентрация олова в образце составляет 0,01 ⁽/о и Т.В.

Количественный спектральный анализ основан на зависимости интенсивности спектральных линий определяемых элементов от кон­центрации этих элементов в анализируемой пробе.

В атомно-эмиссионном анализе зависимость интенсивности I линий характеристического спектра от концентрации С элемента в пробе выражается эмпирической формулой Ломакина–Шей6е

I=aC^b

где а – коэффициент, зависящий от режима работы источника возбу­ждения, его стабильности, температуры и т.п.;

b – коэффициент, учитывающий реабсор6цию или самопоглоще­ние, т.е. поглощение квантов, испускаемых возбужденными атомами, атомами невозбужденного вещества;

I- интенсивность спектральной линии определяемого вещества.

Таким образом, в простейшем случае при b = 1

I = а С, т.е. между интенсивностью и концентрацией имеется простая линей­ная зависимость: При b ≠1

1g I =1g а + b 1g С, т.е. линейной зависимостью связаны логарифм интенсивности и лога­рифм концентрации С.

Однако непосредственно по этим формулам вычислить концентрацию нельзя, Т.К. коэффициенты а и b могут быть определены толь­ко опытным путем для каждого отдельного случаи.

В практике количественного спектрального анализа для того, чтобы снизить требования к постоянству условий возбуждения, т.е. снизить влияние коэффициента «а» в уравнении Ломакина–Шей6е, обычно используют не интенсивность отдельной линии, а отношение интенсивностей двух спектральных линий, принадлежащих разным элементам. В начальный период развития методов количественного спектрального анализа, когда еще не было стабильных источников возбуждения, использование относительных интенсивностей было практически единственным путем получения воспроизводимых ре­зультатов.

Линию определяемого элемента обычно называют аналитической линией, и ее интенсивность обозначают как I_а или I_пр. – интен­сивность линии примеси.

Вторую линию часто называют линией сравнения и обозначают ее интенсивность как I_C. Если линия принадлежит основному компоненту пробы (основе), ее называют линией основы, а ее интенсив­ность обозначают как I_oсн. Например, при анализе сталей, это чаще всего интенсивность линии спектра железа. Иногда в пробу вводят спектральный элемент – внутренний стандарт, спектральную линию которого используют в качестве линии сравнения.

Линию сравнения выбирают так, чтобы относительная интен­сивность не зависела от условий атомизации и возбуждения. Линии, отвечающие этому требованию, называют гомологичными. Они должны удовлетворять следующим условиям: – иметь как можно более близкие энергии возбуждения;

– принадлежать атомам или ионам одинаковой кратности;

– относиться к спектрам элементов, имеющих близкие энергии ионизации, температуры плавления и кипения, а также близкие хими­ческие свойства.

Для точных измерений относительной интенсивности обе линии должны различаться по интенсивности не более, чем в 10 раз, а длины волн сравниваемых линий различаться не более, чем на 100 А°.

Коэффициент b в уравнении Ломакина–Шей6е, как правило, увеличивается по мере увеличения концентрации определяемого элемента в пробе. Поэтому зависимость I от С становится менее выраженной и точность анализа снижается. значение коэффициента b определяет­ся главным образом реабсорбцией аналитической линии, снижающей ее концентрационную чувствительность. У резонансных линий спад концентрационной чувствительности проявляется при меньших концентрациях, чем у менее интенсивных линий (при прочих равных условиях). Поэтому для точных количественных определений средних и высоких концентраций следует пользоваться нерезонансными линия­ми.

В эмиссионном анализе линейная зависимость интенсивности спектральных линий сохраняется при относительно не6ольпшх изменениях концентрации, составляющих примерно один порядок; при очень малых концентрациях область линейности увеличивается. Точность эмиссионного анализа, как правило, уменьшается при больших концентрациях из-за реабсорбции и при концентрациях порядка не­скольких десятков процентов оказывается недостаточной для опреде­ления основных компонентов без разбавления проб.

Дата добавления: 2015-06-04