Атомно-абсорбционный спектрохимический анализ. Курсовая работа (т). Химия.
⚡ 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Атомно-абсорбционный спектрохимический анализ
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
Министерство
образования и науки Российской Федерации
Федеральное
государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального
образования
«Магнитогорский
государственный университет»
Кафедра
физики и методики обучения физике
Атомно-абсорбционный спектрохимический анализ
.1 Природа спектров и структура
атомов
.2.3 Принципы атомно-абсорбционного
анализа
.2 Фотоколориметрический метод
анализа
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ИНФОРМАЦИИ
Первые опыты аналитического применения
атомно-абсорбционной спектроскопии были проведены Уолшем с пламенем и
опубликованы в 1955 г. В дальнейшем пламенная атомно-абсорбционная спектрометрия
получила широкое развитие, и в настоящее время она является одним из основных
методов рутинного анализа в различных областях науки и техники. Развитие
индустрии и большое число производственных отходов создают необходимость
постоянного экологического контроля за состоянием окружающей среды. Загрязнение
тяжелыми металлами во многом характеризует степень техногенного воздействия на
природу.
Цель данной курсовой: раскрыть теоретические
основы и особенности применения атомно-абсорбционного спектрохимического
анализа.
Для реализации поставленной цели предлагается
решение следующих задач:
· раскрыть природу спектров, структуру
атомов, теоретические основы спектрального анализа;
· изучить методику
атомно-абсорбционного анализа.
.1 Природа спектров и структура
атомов
Спектр электромагнитного излучения -
упорядоченная по длинам совокупность монохроматических волн, на которую
разлагается свет или иное электромагнитное излучение. Типичный пример спектра -
хорошо известная всем радуга.
Каждый атом и молекула имеют уникальное
строение, которому соответствует свой уникальный спектр.
При электрическом или тепловом возбуждении атомы
или молекулы различных сплавов способны излучать электромагнитные волны.
Спектры излучения состоят из отдельных спектральных линий, которые закономерно
могут быть объединены в серии.
Исследования спектров излучения разряженных
газов (т.е. спектров излучения отдельных атомов) показали, что каждому газу
присущ определенный линейчатый спектр, состоящий из отдельных спектральных
линий или групп близко расположенных линий. Самым изученным является спектр
наиболее простого атома - атома водорода [1].
Швейцарский ученый И. Бальмер подобрал
эмпирическую формулу, описывающую все известные в то время спектральные линии
атома водорода в видимой области спектра:
где R’
= 1,10
- постоянная Ридберга.
где R
= R’c
= 3,29 * -
также постоянная Ридберга.
Из выражений (1) и (2) вытекает, что
спектральные линии, отличающиеся различными значениями n,
образуют группу или серию линий, называемую серией Бальмера. С увеличением nлинии
серии сближаются; значение n=∞
определяет границу серии, к которой со стороны больших частот примыкает
сплошной спектр.
В дальнейшем в спектре атома водорода было
обнаружено еще несколько серий. В ультрафиолетовой области спектра находится
серия Лаймана:
В инфракрасной области спектра были также
обнаружены:
серия Пашена ν = R
( )
(n=4, 5, 6, …);
серия Брэкета ν = R
( )
(n=5, 6, 7, …);
серия Пфунда ν = R
( )
(n= 6, 7, 8, …);
серия Хэмфри ν = R
( )
(n= 7, 8, 9, …).
Все приведенные выше серии в спектре атома
водорода могут быть описаны одной формулой, называемой обобщенной формулой
Бальмера:
где m
имеет в каждой данной серии постоянное значение, m=
1,2,3,4,5,6 (определяет серию), nпринимает
целочисленные значения начиная с m+1
(определяет отдельные линии этой серии).
Исследование более сплошных спектров - спектров
паров щелочных металлов (например, Li,
Na, K)
- показало, что они представляются набором незакономерно расположенных линий.
Ридбергу удалось разделить их на три серии, каждая из которых располагается
подобно линиям бальмеровской серии [3].
Совокупность всех частот (длин волн)
электромагнитного излучения называют электромагнитным спектром. Интервал длин
волн разбивают на области:
Рис.1.2 Области оптического излучения
Видимый спектр простирается от 750 нм (красная
граница) до 400 нм (фиолетовая граница). Свет этих длин волн воспринимается
человеческим глазом, и именно на эту область приходится большое число
спектральных линий атомов. Энергии, которую сообщают молекуле вещества
излучения УФ- и видимой части спектра, достаточно, чтобы вызвать изменение
электронного состояния молекулы. Энергия ИК-лучей меньше, поэтому ее
оказывается достаточно только для того, чтобы вызвать изменение энергии
колебательных и вращательных переходов в молекуле вещества. Таким образом, в
различных частях спектра можно получить различную информацию о состоянии,
свойствах и строении веществ.
Структура спектра атома, молекулы или
образованной ими макросистемы определяется их энергетическими уровнями.
Согласно законам квантовой механики, каждый энергетический уровень
соответствует определенному квантовому состоянию. Электроны и ядра в таком
состоянии совершают характерные периодические движения, для которых энергия,
орбитальный момент количества движения и другие физические величины строго
определены и квантованы, т.е. принимают лишь разрешенные дискретные значения,
соответствующие целым и полуцелым значениям квантовых чисел. Если известны
силы, связывающие электроны и ядра в единую систему, то по законам квантовой
механики можно рассчитать ее уровни энергии и квантовые числа, а также
предсказать интенсивности и частоты спектральных линий. С другой стороны,
анализируя спектр конкретной системы, можно определить энергии и квантовые
числа состояний, а также сделать выводы относительно действующих в ней сил.
Таким образом, спектроскопия является основным источником сведений о
квантово-механических величинах и о строении атомов и молекул.
В атоме наиболее сильное взаимодействие между
ядром и электронами обусловлено электростатическими, или кулоновскими силами.
Каждый электрон притягивается к ядру и отталкивается всеми остальными
электронами. Это взаимодействие определяет структуру энергетических уровней
электронов. Внешние (валентные) электроны, переходя с уровня на уровень,
испускают или поглощают излучение в ближней инфракрасной, видимой и
ультрафиолетовой областях. Энергии переходов между уровнями внутренних оболочек
соответствуют вакуумной ультрафиолетовой и рентгеновской областям спектра.
Более слабым является воздействие электрического поля на магнитные моменты
электронов. Это приводит к расщеплению электронных уровней энергии и,
соответственно, каждой спектральной линии на компоненты (тонкая структура).
Кроме того, ядро, обладающее ядерным моментом, может взаимодействовать с
электрическим полем орбитальных электронов, вызывая дополнительное сверхтонкое
расщепление уровней энергии [9].
При сближении двух или более атомов между их
электронами и ядрами начинают действовать силы взаимного притяжения и
отталкивания. Итоговый баланс сил может привести к уменьшению полной энергии
системы атомов - в этом случае образуется стабильная молекула. Строение
молекулы в основном определяется валентными электронами атомов, а молекулярные
связи подчиняются законам квантовой механики. В молекуле наиболее часто
встречаются ионные и ковалентные связи. Атомы в молекуле испытывают непрерывные
колебания, а сама молекула вращается как целое, поэтому у нее возникают новые
энергетические уровни, отсутствующие в изолированных атомах. Энергии вращения
меньше колебательных энергий, а колебательные - меньше электронных. Таким
образом, в молекуле каждый электронный уровень энергии расщепляется на ряд
близко расположенных колебательных уровней, а каждый колебательный уровень, в
свою очередь, на тесно расположенные вращательные подуровни. В результате в
молекулярных спектрах колебательные переходы имеют вращательную структуру, а
электронные - колебательную и вращательную. Переходы между вращательными
уровнями одного и того же колебательного состояния попадают в дальнюю
инфракрасную и микроволновую области, а переходы между колебательными уровнями
одного и того же электронного состояния соответствуют по частотам инфракрасной
области. Благодаря расщеплению колебательных уровней на вращательные подуровни
каждый переход распадается на множество колебательно-вращательных переходов,
образуя полосы. Аналогично электронные спектры молекул представляют собой ряд
электронных переходов, расщепленных тесно расположенными подуровнями
колебательных и вращательных переходов.
Вообще говоря, спектральные переходы могут
происходить отнюдь не между всеми парами уровней энергии. Электрические
дипольные переходы, сопровождающиеся наиболее сильными спектральными
проявлениями, имеют место лишь при выполнении определенных условий (правил
отбора). Переходы, которые удовлетворяют правилам отбора, называются
разрешенными, вероятность остальных переходов значительно меньше, они трудны
для наблюдения и считаются запрещенными.
Спектроскопические исследования атомарного
водорода - прекрасный пример теории и эксперимента, внесших огромный вклад в
фундаментальную науку [1].
Решение задачи об энергетических уровнях
электрона для атома водорода (а также водородоподобных систем: иона гелия He + ,
двукратно ионизованного лития L ++
и
др.) сводится к задаче о движении электрона в кулоновском поле ядра.
Потенциальная энергия взаимодействия электрона с
ядром, обладающим зарядом Ze(для
атома водорода Z = 1),
где r
- расстояние между электроном и ядром. Графически функция U(r)
изображена рис. 1.3:
Рис. 1.3 Потенциальная энергия взаимодействия
электрона с ядром
U(r)
с уменьшением r (при приближении
электрона к ядру) неограниченно убывает.
Состояние электрона в атоме водорода описывается
волновой функцией Ψ, удовлетворяющей
стационарному уравнению Шредингера:
где m
- масса электрона, E - полная
энергия электрона в атоме.
Решение уравнения Шредингера для атома водорода
приводит к появлению дискретных энергетических уровней. Возможные значения Е 1,
Е 2, Е 3, … показаны на графике в виде горизонтальных
прямых.
Самый нижний уровень Е 1, отвечающий
минимальной возможной энергии, - основной, все остальные (Е n >
Е 1, n= 2, 3, …) -
возбужденные.
В квантовой механике доказывается, что уравнению
Шредингера удовлетворяют собственные функции Ψ nlml (r,
θ, φ), определяемые тремя квантовыми
числами: главным n,
орбитальным l и магнитным m l .
Главное квантовое число n
определяет энергетические уровни электрона в атоме и может принимать любые
целочисленные значения начиная с единицы: n=
1, 2, 3, …
Из решения уравнения Шредингера вытекает, что
момент импульса (механический орбитальный момент) электрона квантуется, т.е. не
может быть произвольным, а принимает дискретные значения, определяемые формулой
где l
- орбитальное квантовое число, которое при заданномn
принимает значения, l= 0, 1, …, (n
- 1), т.е. всего n значений, и
определяет момент импульса электрона в атоме.
Из решения уравнений Шредингера следует также,
что вектор L l
момента импульса электрона может иметь лишь такие ориентации в пространстве,
при которых его проекция L lz
на направление z внешнего
магнитного принимает квантованные значения, кратные ђ:
где m l
- магнитное квантовое число, которое при заданномl
может принимать значения, m l
= 0, ±1, ±2, …, ±l, т.е. всего
2l+1 значений.
Таким образом, магнитное квантовое число m l определяет
проекцию момента импульса электрона на заданное направление, причем вектор
момента импульса электрона в атоме может иметь в пространстве 2l+1
ориентаций.
Наличие квантового числа m l
должно привести в магнитное поле к расщеплению уровня с главным квантовым
числом n на 2l+1
подуровней. Соответственно в спектре атома должно наблюдаться расщепление
спектральных линий. Действительно, расщепление энергетических уровней в
магнитном поле было обнаружено в 1896 г. голландским физиком П. Зееманом и
получило название эффекта Зеемана [10].
Квантовые числа n,
l, m l позволяют
более полно описать спектр испускания (поглощения) атома водорода.
В квантовой механике вводятся правила отбора,
ограничивающие число возможных переходов электронов в атоме, связанных с
испусканием и поглощением света:
) изменение орбитального квантового числа
Δl
удовлетворяет условию Δl = ± l;
) изменение магнитного квантового числа Δm l удовлетворяет
условию Δm l
= 0, ±l.
В оптических спектрах указанные правила отбора в
основном выполняются. Учитывая число возможных состояний, соответствующих
данномуn, и правило отбора,
серии Лаймана соответствуют переходы np
→
ls (n
= 2, 3, …); серии Бальмера - np
→
2s, ns
→
2p, nd→
2p (n
= 3, 4, …) и т.д.
Переход электрона из основного состояния в
возбужденное обусловлен увеличением энергии атома и может происходить только
при сообщении атому энергии извне, например, за счет поглощением атомом фотона.
Так как поглощающий атом находится обычно в основном состоянии, то спектр атома
водорода должен состоять из линий, соответствующих переходам 1s→np
(n = 2, 3, …), что
находится в полном согласии с опытом[3].
Спектрофотометрия как метод исследования и
анализа веществ основан на измерении спектров поглощения в оптической области
электромагнитного излучения. Иногда под спектрофотометрией понимают раздел
физики, объединяющий спектроскопию (как науку о спектрах электромагнитного
излучения), фотометрию и спектрометрию (как теорию и практику измерения
соответствующей интенсивности и длины волны (или частоты) электромагнитного
излучения). На практике спектрофотометрию часто отождествляют с оптической
спектроскопией. По типам изучаемых систем спектрофотометрию обычно делят на
молекулярную и атомную. Различают спектрофотометрию в ИК, видимой и УФ областях
спектра.
Применение спектрофотометрии в УФ и видимой
областях спектра основано на поглощении электромагнитного излучения
соединениями, содержащими хромофорные и ауксохромные группы. Поглощение
излучения в этих областях связано с возбуждением электронов s-, p-и n-орбиталей
основного состояния и переходами молекул в возбужденные состояния.
Изолированные, не взаимодействующие между собой
хромофоры, в молекуле поглощают независимо. В случае какого-либо взаимодействия
между ними аддитивность спектров нарушается. По отклонениям от аддитивности
можно судить о характере и величине взаимодействия. Поскольку положение полос в
спектре определяется как разность энергий основного и возбужденного состояний
молекул, можно определять структуру энергетических уровней молекул или по
известной схеме энергетических уровней определять положение полос поглощения.
Любому электронному состоянию молекул соответствует набор различных
колебательных уровней энергии. Колебательная структура полосы, соответствующей
переходу между электронными уровнями, может отчетливо проявляться не только в
спектрах газов, но и в спектрах некоторых растворов, что дает возможность
получать дополнительную информацию о взаимодействии молекул.
Спектрофотометрическое исследование спектров молекул в видимой и УФ областях
позволяет установить вид электронных переходов и структуру молекул. При этом
часто исследуют влияние различных типов замещения в молекулах, изменения
растворителей, температуры и других физико-химических факторов.
В ИК области проявляются переходы между
колебательными и вращательными уровнями. Среди частот колебаний молекул
выделяют так называемые характеристические, которые практически постоянны по
величине и всегда проявляются в спектрах химических соединений, содержащих
определенные функциональные группы (вследствие чего эти частоты иногда называют
групповыми). Теория колебаний сложных молекул позволяет расчетным путем
предсказать колебательный спектр соединений, т. е. определить частоты и
интенсивности полос поглощения [2].
Колебательные спектры молекул чувствительны не
только к изменению состава и структуры молекул, но и к изменению различных
физических и химических факторов, например, изменению агрегатного состояния
вещества, температуры, природы растворителя, концентрации исследуемого вещества
в растворе, различные взаимодействия между молекулами вещества. Поэтому ИК
спектры широко используют для исследования, качественного и количественного
анализа разнообразных веществ [8].
Спектральный анализ как метод качественного и
количественного определения состава веществ основан на исследовании их спектров
испускания, поглощения, отражения и люминесценции.
В зависимости от цели исследования, свойств
анализируемого вещества спектральный анализ подразделяют на ряд самостоятельных
методов:
• молекулярная оптическая спектроскопия;
Молекулярный спектральный анализ (МСА)
определяет молекулярный состав вещества по молекулярным спектрам поглощения,
люминесценции и комбинационного рассеяния света.
Атомный спектральный анализ (АСА) определяет
элементный состав образца по атомным (ионным) спектрам испускания и поглощения.
Эмиссионный спектральный анализ производят по
спектрам испускания атомов, ионов и молекул, возбуждённым различными
источниками электромагнитного излучения.
Абсорбционный спектральный анализ осуществляют
по спектрам поглощения анализируемых объектов (атомов, молекул, ионов
вещества).
Пробу исследуемого вещества вводят в источник
излучения, где происходят ее испарение, диссоциация молекул и возбуждение
образовавшихся атомов (ионов). Последние испускают характеристическое
излучение, которое поступает в регистрирующее устройство спектрального прибора.
При качественном спектральном анализе спектры проб
сравнивают со спектрами известных элементов, приведенных в соответствующих
атласах и таблицах спектральных линий, и таким образом устанавливают элементный
состав анализируемого вещества. При количественном анализе определяют
количество (концентрацию) искомого элемента в анализируемом веществе по
зависимости величины аналитического сигнала (плотность почернения или
оптическая плотность аналитической линии на фотопластинке; световой поток на
фотоэлектрический приемник) искомого элемента от его содержания в пробе [15].
Чувствительность и точность спектрального
анализа зависят главным образом от физических характеристик источников
излучения (возбуждения спектров) - температуры, концентрации электронов,
времени пребывания атомов в зоне возбуждения спектров, стабильности режима
источника и т.д. Для решения конкретной аналитической задачи необходимо выбрать
подходящий источник излучения, добиться оптимизации его характеристик с помощью
различных приемов - использование инертной атмосферы, наложение магнитного поля,
введение специальных веществ, стабилизирующих температуру разряда, степень
ионизации атомов, диффузионные процессы на оптимальном уровне и т.д.
Спектры регистрируют с помощью спектрографов и
спектрометров (квантометров). Имеется много типов этих приборов, различающихся
светосилой, дисперсией, разрешающей способностью, рабочей областью спектра.
Большая светосила необходима для регистрации слабых излучений, большая
дисперсия - для разделения спектральных линий с близкими длинами волн при
анализе веществ с многолинейчатыми спектрами, а также для повышения
чувствительности анализа. В качестве устройств, диспергирующих свет, используют
дифракционные решетки, имеющие от нескольких сотен до нескольких тысяч штрихов
на миллиметр, значительно реже - кварцевые или стеклянные призмы.
С помощью спектрального анализа определяют как
основные компоненты, составляющие 50-60% вещества анализируемых объектов, так и
незначительные примеси в них (до 10 -5 - 10 -8 % и менее).
Спектральный анализ - наиболее распространённый аналитический метод. С помощью
этого метода выполняется 20- 30% всех анализов, в том числе контроль состава
сплавов в металлургии, автомобильной и авиационной промышленности, технологии
переработки руд, анализ экологических объектов и материалов высокой чистоты,
химические, биологические и медицинские исследования [6].
Абсорбцией называют процесс поглощения газа
жидким поглотителем, в котором газ растворим в той или иной степени. Обратный
процесс - выделение растворенного газа из раствора - носит название десорбции.
В абсорбционных процессах (абсорбция, десорбция)
участвуют две фазы - жидкая и газовая и происходит переход вещества из газовой
фазы в жидкую (при абсорбции) или, наоборот, из жидкой фазы в газовую (при
десорбции).
На практике абсорбции подвергают большей частью
не отдельные газы, а газовые смеси, составные части которых (одна или
несколько) могут поглощаться данным поглотителем в заметных количествах. Эти
составные части называют абсорбируемыми компонентами или просто компонентами, а
не поглощаемые составные части - инертным газом.
Жидкая фаза состоит из поглотителя и
абсорбируемого компонента. Во многих случаях поглотитель представляет собой
раствор активного компонента, вступающего в химическую реакцию с абсорбируемым
компонентом; при этом вещество, в котором растворен активный компонент,
называется растворителем.
Инертный газ и поглотитель являются носителями
компонента соответственно в газовой и жидкой фазах. Протекание абсорбционных
процессов характеризуется их статикой и кинетикой.
Статика абсорбции, т. е. равновесие между жидкой
и газовой фазами, определяет состояние, которое устанавливается при весьма
продолжительном соприкосновении фаз. Равновесие между фазами определяется
термодинамическими свойствами компонента и поглотителя и зависит от состава
одной из фаз, температуры и давления.
Кинетика абсорбции, т. е. скорость процесса
массообмена, определяется движущей силой процесса (т. е. степенью отклонения
системы от равновесного состояния), свойствами поглотителя, компонента и
инертного газа, а также способом соприкосновения фаз (устройством
абсорбционного аппарата и гидродинамическим режимом его работы)[12].
Различают физическую абсорбцию и хемосорбцию
(абсорбция, сопровождаемая химической реакцией). При физической абсорбции
растворение газа не сопровождается химической реакцией. В данном случае над
раствором существует более или менее значительное равновесное давление
компонента и поглощение последнего происходит лишь до тех пор, пока его
парциальное давление в газовой фазе выше равновесного давления над раствором.
Полное извлечение компонента из газа при этом возможно только при противотоке и
подаче в абсорбер чистого поглотителя, не содержащего компонента. При
хемосорбции абсорбируемый компонент связывается в жидкой фазе в виде
химического соединения. При необратимой реакции равновесное давление компонента
над раствором ничтожно мало и возможно полное его поглощение. При обратимой
реакции над раствором существует заметное давление компонента, хотя и меньшее,
чем при физической абсорбции.
Промышленное проведение абсорбции может
сочетаться или не сочетаться с десорбцией. Если десорбцию не производят,
поглотитель используется однократно. При этом в результате абсорбции получают
готовый продукт, полупродукт или, если абсорбция проводиться с целью санитарной
очистки газов. Сочетание абсорбции с десорбцией позволяет многократно
использовать поглотитель и выделять абсорбируемый компонент в чистом виде. Для
этого раствор после абсорбера направляют на десорбцию, где происходит выделение
компонента, а регенерированный (освобожденный от компонента) раствор вновь
возвращают на абсорбцию. При такой схеме (круговой процесс) поглотитель не
расходуется, если не считать некоторых его потерь, и все время циркулирует
через систему абсорбер - десорбер - абсорбер [5].
.2.3 Принципы атомно-абсорбционного
анализа
Метод основан на поглощении ультрафиолетового
или видимого излучения атомами газов. Чтобы провести пробу в газообразное
атомное состояние, ее впрыскивают в пламя [2].
Превращение анализируемой пробы из твердого или
жидкого состояния в атомный пар происходит в атомизаторе. Пар вводят в
аналитическую зону атомизатора, просвечиваемую источником излучения с
линейчатым спектром определяемого элемента.
В результате поглощения свободными атомами
энергии падающего излучения происходит уменьшение потока света Ф ν 0
на частотах ν, соответствующих
электронным переходам с основного на более высокие энергетические уровни.
Величина потока света после поглощения описывается выражением
где k ν
- коэффициент поглощения на частоте ν; l
- длина поглощающего слоя.
Наибольшее поглощение соответствует более
вероятным резонансным частотам для переходов на ближайшие энергетические
уровни. Величина k ν
зависит
от концентрации n g
(g - газообразное
состояние) свободных атомов в поглощающем слое и характеристик спектральной
линии: силы осциллятора, параметров уширения с сверхтонкой структуры.
Ширина линии испускания δν э
и поглощения δν а
зависит от температуры, состава и давления газов в излучающем и поглощающем
слое. При атомно-абсорбционных измерениях используются источники излучения,
работающие при низком давлении заполняющего газа (≈ 10 3 Па),
при этом δν э
составляет величину порядка 10 -3 нм. Для атомизаторов при атмосферном
давлении δν а
порядка 10 -2 нм. Таким образом обеспечивается условие δν э <δν а ,
при котором коэффициент поглощения пропорционален концентрации атомов в
поглощающем слое, k ν n g .
где α - коэффициент,
зависящий от характеристик линии и геометрии поглощающего слоя.
При атомизации пробы на выход регистрирующего
устройства поступает аналитический сигнал U(t),
величина которого при отсутствии искажений со стороны электронной схемы
пропорциональная измеряемой абсорбции.
Наиболее популярным источником для АА анализа
является лампа с полым катодом, изготовленным из определяемого металла или его
сплава. Спектрлинии металлов линии металлов катода и заполняющего лампу газа,
обычно Ne. В практике
атомно-абсорбционного анализа наибольшее распространение получили пламенные и
электротермические атомизаторы. В пламенных атомизаторах аналитической зоной
служит просвечиваемый участок непосредственно над газовой горелкой. Обычно
раствор распыляют потоком газа и равномерно вводят в пламя в виде аэрозоля,
регистрируя установившееся значение абсорбции. Электротермическими
атомизаторами служат печи сопротивления - трубки, тигли, стержни, нити из
тугоплавкого материала. В этих атомизаторах осуществляют полное импульсное
испарение микропроб анализируемого вещества. Пары пробы переносятся через
просвечиваемую полость трубки или зону над телом нагрева за счет диффузии,
конвекции или с помощью потока инертного газа.
При неполной атомизации пробы появление в
аналитической зоне молекул основного вещества и твердых частиц может
сопровождаться спектральными помехами. Источником помех, кроме того, является
собственное излучение атомизатора. Для электротермического атомизатора это
излучение печи, имеющее спектр черного тела, для пламенного - излучение
продуктов горения со структурой молекулярного спектра.
В атомно-абсорбционных спектрометрах
используются монохроматоры с решетками 3000 - 2800 штр/мм, позволяющие выделять
спектральную полосу шириной 0,2 - 2 нм в интервале 190 - 850 нм. Выделяемый
интервал по ширине существенно превосходит линию источника, поэтому
одновременно с потоком излучения на аналитической линии с частотой ν
через
монохроматор к фотоприемнику проходит поток постороннего излучения Ф,
принадлежащего другим линиям и фону источника или атомизатора.
Излучение, проходящее через монохроматор,
преобразуется в фототок. После усиления и логарифмирования фототоков i 0 f и
i f до и после
поглощения света производят операцию вычитания lgi 0 f -lgi f .
Соответствующий электрический сигнал в электронном преобразователе и
регистрирующем устройстве подвергается искажениям, связанным с конечной шириной
полосы пропускания схемы. Например, при постоянном значении абсорбции
аналитический сигнал описывается с помощью выражения:
где τ RC -
постоянная времени регистрирующей схемы,
Для импульсных сигналов этими искажениями можно
пренебречь только при условии τ RC
τ (τ - среднее время пребывания частиц в
аналитической зоне). В этом случае с учетом разного рода помех
где А m
- абсорбция, обусловленная посторонними частицами; А - абсорбция определяемого
элемента в поглощающем слое;f
- искажающая функция, зависящая от соотношения полезного и мешающего потоков
света.
Аналитический сигнал поступает на вход
регистрирующего устройства в присутствии флуктуаций разного рода, среди которых
наиболее существенны сравнительно медленные изменения яркости спектральной
линии. Для того чтобы выделить из аналитического сигнала полезную составляющую,
обусловленную атомным поглощением, необходимо устранить воздействие посторонних
источников излучения, учесть помехи, исключить дрейф нулевой линии.
Для повышения интенсивности спектральных линий
при сохранении достаточно малой их ширины применяют импульсное питание ламп с
полым катодом или вводят в лампу дополнительный дуговой разряд[4].
Атомная абсорбция основана на измерении
излучения, поглощенного нейтральными, невозбужденными атомами, находящимися в
пламени, которых в пламени во много раз больше, чем возбужденных. Этим
объясняется высокая чувствительность метода при определении элементов, имеющих
высокую энергию возбуждения, т. е. трудно возбуждающихся [13].
спектральный атомный абсорбционный
фотоколориметрический
В основе спектроскопических методов анализа
лежат два основных закона. Первый из них - закон Бугера - Ламберта, второй
закон - закон Бера. Объединенный закон Бугера-Ламберта-Бера имеет следующую
формулировку: поглощение монохроматического света окрашенным раствором прямо
пропорционально концентрации поглощающего свет вещества и толщине слоя
раствора, через который он проходит.
Закон Бугера - Ламберта - Бера является основным
законом светопоглощения и лежит в основе бо
Похожие работы на - Атомно-абсорбционный спектрохимический анализ Курсовая работа (т). Химия.
Контрольная Работа Кислоты 8 Класс
Курсовая работа по теме Биология и физиология продукционных процессов у растения огурца
Эссе Мой Дальнейший Путь Развития В Психологии
Технология Возведения Зданий И Сооружений Реферат
Контрольная Работа За 5 И 6 Класс
Творческая Работа На Тему Двигатели Внутреннего Сгорания
Курсовая работа: Соловьев В.С. как основоположник концепции всеединства, ее суть
Контрольные Работы По Математике Дорофеева
Реферат: Планирование финансовых результатов методом бюджетирования. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Болгарія економіко-географічна характеристика
Дипломная работа по теме Сестринский уход за пациентами после эндопротезирования
Курсовая работа по теме Індивідуальні властивості пам’яті у дітей молодшого шкільного віку та їх врахування у навчальному процесі
Дипломная Работа Промышленное Строительство
Доклад по теме Великие проекты в бассейне Нила
Как Сделать Реферат По Физре
Учебное пособие: Электрические аппараты
Курсовая Работа Про Государственный Архив Липецкой Области
Реферат: Рентгенодиагностика язвенной болезни
Реферат: Экономика России в системе международного разделения труда
Курсовая работа по теме Миграционная политика
Контрольная работа: Определение потребности в подъемно-транспортном оборудовании оборудовании для разгрузки и перемещения
Реферат: Гуманистическая педагогика