Атомно-эмиссионный спектральный анализ

ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

Структура волевого процесса.

Воля как высший уровень регуляции

Произвольная и волевая регуляция.

Признаки волевых явлений.

Понятие воли в психологии.

Методы атомной спектроскопии

Атомная спектроскопия включает в себя три метода: атомную абсорбцию, атомную эмиссию и атомную флуоресценцию. Две разновидности, атомная абсорбция и атомная эмиссия (АЕ), являются наиболее часто используемыми. Далее речь пойдет об этих методах, а также о методе масс-спектрометрии ICP.

Цель: качественное, полуколичественное и количественное определение элементного состава пробы.

В основе методов лежат квантовые переходы валентных или внутренних электронов атома из одного энергетического состояния в другое.

Главное свойство атомных спектров – дискретность (линейчатая структура) и сугубо индивидуальный характер (специфичный спектр излучения, с характерными линиями определенной длины волны), что позволяет идентифицировать атомы данного элемента (качественный анализ).

Определение концентрации элемента производят путем измерения интенсивности отдельных спектральных линий, называемых аналитическими (количественный анализ).

Предел обнаружения 10^-3 – 10^-6 %; возможно одновременно определять ряд элементов, спектральные линии которых могут быть сняты на одну фотографичекую пластинку (до 70 элементов).

Сочетание спектрального анализа с предварительным химическим концентрированием элементов (экстракцией) – химико-спектральный метод – позволяет снизить предел обнаружения элементов.

Для получения спектра эмиссии частицам анализируемого вещества придают дополнительную энергию. С этой целью пробу вводят в источник света, где она нагревается и испаряется, а попавшие в газовую фазу молекулы диссоциируют на атомы, которые при столкновениях с электронами переходят в возбужденное состояние. В возбужденном состоянии атомы могут находиться очень недолго (10^-7 – 10^-8 с). Самопроизвольно возвращаясь в нормальное (или промежуточное) состояние, они испускают избыточную энергию в виде квантов света hn, что наблюдается в виде одной спектральной линии с длиной волны l.

Интенсивность спектральной линии или мощность излучения при переходе из одного состояния в другое определяется

I_ik = N_i A_i h n_ik

где N_i – число атомов в возбужденном состоянии i;

А_i – вероятность перехода атомов из состояния I в состояние k;

h– постоянная Планка (h=6,626*10^-34 Дж*с);

n_ik – частота перехода, соответствующая данной спектральной линии.

1) Чем больше вероятность осуществления перехода, тем больше интенсивность возникающей при этом спектральной линии

2) Число возбужденных атомов снижается при переходе с более высоких энергий возбуждения

3) Температура источника определяет соотношение интенсивности отдельных линий и весь спектр в целом

4) Энергия верхнего уровня атома является основным фактором, определяющим интенсивность спектральных линий.

Чем ниже уровень и чем меньше требуется энергии для возбуждения атома, тем больше будут интенсивность соответствующей спектральной линии. Наиболее интенсивными линиями в спектре каждого элемента являются резонансные линии, имеющие наименьшие энергии возбуждения и наибольшие вероятности возникновения.

Интенсивность спектральных линий зависит от температуры плазмы источника света, поэтому в АЭСА принято измерять интенсивность аналитической линии относительно интенсивности линии сравнения (внутреннего стандарта). Чаще всего - это линия основного компонента пробы.

Число атомов в плазме разряда пропорционально концентрации С определяемого элемента в пробе

N_o = p_(Cm) C;

где p_(Cm) – коэффициент, зависящий от качественного состава пробы и концентрации всех компонентов в ней. При наличии прямой пропорциональной связи N_o = k C и I~KC. (где N_o – концентрация атомов).

С увеличением концентрации элемента в плазме (источника возбуждения) наряду с излучением света возбужденными атомами имеет место процесс поглощения света невозбужденными атомами того же элемента (процесс самопоглощения или ресорбция). В результате изменяется вид зависимости

I~C^b, где b £1.

Уравнение Ломакина

I = a C^b

Или логарифмическая зависимость

lg I = lg a + b lg C

где а - некоторая постоянная, объединяющая свойства линий, скорость испарения и скорость диффузии;

b – наклон соответствующего участка «кривой роста»

При излучении молекул образуются полосатые спектры.

Дата добавления: 2014-01-07