Пламенно-эмиссионная спектрометрия
Cтраница 3
Оборудование для атомно-абсорб-ционной спектрометрии в основном является более дорогим, чем для пламенно-эмиссионной спектрометрии. Обычный атомно-абсорбционный спектрометр стоит от 3000 до 15000 долларов, в то время как простой специализированный ( клинический) прибор для пламенно-эмиссионной спектрометрии часто имеет стоимость до 2000 долларов. [31]
В течение многих лет длилась дискуссия на тему, какой из методов ( атомно-абсорбционная спектрометрия или пламенно-эмиссионная, спектрометрия) лучше для элементного анализа. Сейчас признано, что в большинстве случаев эти методы не являются конкурирующими, а взаимно дополняют друг друга. Элементы, которые лучше всего определяются с помощью пламенно-эмиссионной спектрометрии, обычно не являются теми же самыми, которые преимущественно определяются атомно-абсорбционным методом; справедливо и обратное. Причина такого различия довольно проста. [32]
 |
Калибровочные графики для определения кадмия, цинка, тал - - лия и ртути с помощью атомно-флуоресцентной пламенной спектрометрия. [33] |
Как уже отмечалось, атомно-флуоресцентная пламенная спектрометрия является чрезвычайно чувствительным аналитическим методом. Некоторые пределы обнаружения элементов, приведенные в табл. 20 - 2, показывают, что этот метод для количественного определения многих элементов более чувствителен, чем атомно-абсорбционная и пламенно-эмиссионная спектрометрия ( см. рис. 20 - 15, с. Такая высокая чувствительность является результатом совмещения в этом методе преимуществ, присущих атомно-абсорбционной и пламенно-эмиссионной спектрометрии. Атомная флуоресценция, подобно атомной эмиссии, обнаруживается путем измерения искомого излучения относительно низкого фонового излучения. Однако подобно атомной абсорбции, атомная флоуресценция основывается не только на энергии пламени для возбуждения атомов, а использует более мощный дополнительный источник возбуждения. [34]
В обычном пламени большая доля атомов многих элементов находится в основном электронном состоянии, и количество таких атомов зависит от температуры пламени. При изменении температуры пламени соответственно изменяется число возбужденных атомов, поэтому температура оказывает относительно большее влияние на заселенность возбужденного состояния, так как первоначально она меньше, чем заселенность основного состояния. Поэтому казалось бы, что результаты измерения в пламенно-эмиссионной спектрометрии в большей степени будут зависеть от изменений температуры пламени, чем результаты, полученные в атомно-абсорбционной спектрометрии. Однако изменения температуры влияют главным образом на степень образования свободных атомов, поэтому оба метода приблизительно в равной мере зависят от этого фактора. [35]
С помощью этих чрезвычайно горячих пламен может быть достигнута высокая чувствительность определения большого числа элементов. Минимально обнаруживаемые концентрации этих элементов и длины волн их наиболее чувствительных эмиссионных линий показаны на рис. 20 - 15, который детально будет обсужден ниже. В простых приборах ( называемых пламенными фотометрами) для пламенно-эмиссионной спектрометрии, которые сконструированы для серийных количественных определений без спектральных помех, селектором частоты является светофильтр. Низкая стоимость светофильтра, удобство обращения, большая пропускная способность излучения обеспечивают высокую чувствительность определения и простоту в работе. Необходимо только распылять раствор пробы в пламя и наблюдать сигнал эмиссии на регистрирующем стрелочном приборе или на ленте самописца; можно использовать калибровку, чтобы получить сигнал непосредственно в единицах концентрации. [36]
 |
Схема простого пламенного эмиссионного спектрометра. [37] |
Фактически это уравнение утверждает, что общая мощность РТ, излучаемая атомами в пламени, равна энергии каждого перехода умноженной на число переходов, которые происходят за 1 с Из этого выражения следует, что можно было бы провести количественный анализ частиц с помощью пламенно-эмиссионной спектрометрии и что детектируемое излучение может быть связано непосредственно с концентрацией определенного элемента. Связать количество детектируемого излучения с концентрацией атомов в пламени еще возможно, но связать одну из-этих величин с концентрацией элемента в рартворе пробы очень трудно. Неколичественный выход свободных атомов делает прямое количественное определение с помощью пламенно-эмиссионной спектрометрии невозможным. [38]
Для проведения качественного анализа с помощью пламенно-эмиссионной спектрометрии в качестве селектора частоты используют монохроматор. При работе монохроматор сканирует исследуемую область длин волн, и эмиссионные линии, характерные для каждого элемента, появляются в виде пиков на фоне, создаваемом самим пламенем. Хотя концентрация каждого элемента в растворе была одинаковой, линии, относящиеся к каждому элементу, отличаются по интенсивности и по длине волны. Простота такого линейчатого спектра обычно делает крайне несложным качественный анализ с помощью пламенно-эмиссионной спектрометрии, хотя и могут возникнуть трудности в связи с собственной эмиссией пламени. [39]
Как уже отмечалось, атомно-флуоресцентная пламенная спектрометрия является чрезвычайно чувствительным аналитическим методом. Некоторые пределы обнаружения элементов, приведенные в табл. 20 - 2, показывают, что этот метод для количественного определения многих элементов более чувствителен, чем атомно-абсорбционная и пламенно-эмиссионная спектрометрия ( см. рис. 20 - 15, с. Такая высокая чувствительность является результатом совмещения в этом методе преимуществ, присущих атомно-абсорбционной и пламенно-эмиссионной спектрометрии. Атомная флуоресценция, подобно атомной эмиссии, обнаруживается путем измерения искомого излучения относительно низкого фонового излучения. Однако подобно атомной абсорбции, атомная флоуресценция основывается не только на энергии пламени для возбуждения атомов, а использует более мощный дополнительный источник возбуждения. [40]
Из изложенного ясно, что атомно-абсорбционная и пламенно-эмиссионная спектрометрии являются скорее дополняющими, чем конкурирующими методами. Более того, большинство современных атомно-абсорбционных спектрометров может одновременно обеспечивать и возможность проведения анализа с помощью пламенно-эмиссионной спектрометрии. Существуют хорошо опробованные методики определения большинства элементов одним или другим методом. В периодической таблице, изображенной на рис. 20 - 15, показано, какие элементы определяются методами пламенно-эмиссионной спектрометрии, а какие атомно-абсорбционной, какой из этих двух методов предпочтительнее, оптимальные длины волн для использования в каждом методе и минимальные концентрации, обнаруживаемые каждым методом. Как видно, большинство элементов можно обнаружить как пламенно-эмиссионным, так и атомно-абсорбционным методами при концентрациях от млн 1 до млрд-1. Высокая чувствительность, прекрасная воспроизводимость и удобство этих двух методов обусловливают их широкое применение в качестве методов элементного анализа. [41]
Для определения легковозбудимых элементов, таких, как натрий и калий, можно использовать сравнительно простую оптическую систему ( например, интерференционный фильтр и фотодетектор); такие приборы называются пламенными фотометрами. Более сложные приборы, пламенные спек лометры, имеют оптическую систему, в которую входят призма или монохроматор с дифракционной решеткой, а электронная часть снабжена усилителем сигнала. С помощью монохроматора на выходную щель прибора последовательно направляют излучение различных элементов, характеризующееся определенной длиной волны. Это позволяет проводить многоэлементный анализ и снижает влияние взаимного наложения спектральных линий. Детекторами служат электровакуумные фотоэлементы либо фотоумножители. Последние позволяют получить максимальное значение выходного сигнала; с их помощью можно приложить метод пламенно-эмиссионной спектрометрии к системам, для которых интенсивность излучения очень мала либо вследствие малой концентрации исследуемого элемента, либо трудности перевода заметной части исследуемых атомов в возбужденное состояние. [42]
Страницы: 1 2 3