Количественный спектральный анализ
Попытки использовать зависимость интенсивности спектральной линии от концентрации элемента в пробе для количественного определениядолгое время оставались безуспешными.
Одной из основных причин неудач была недостаточная стабильность условий возбуждения. Интенсивность спектральной линии при прочих равных условиях определяется количеством возбужденных атомов, которое зависит не только от концентрации элемента в пробе, но и от условий возбуждения. Перевод анализируемой твердой пробы в плазму связан с протеканием процессов плавления, испарения и возгонки. На состав плазмы, таким образом, оказывает влияние температура и теплота плавления компонентов пробы, давление пара, температура источника возбуждения и многие другие факторы, поэтому состав вещества в плазме источника возбуждения существенно отличается от состава исходной конденсированной пробы. Недостаточная стабильность условийвозбуждения может вызвать изменения в составе и температуре плазмы, что в дальнейшем приводит к изменению интенсивности спектральных линий, и, как следствие, к колебаниям в результатах анализа.
При стабильной работе источника возбуждения связь между интенсивностью спектральной линии и концентрацией элемента в пробе устанавливается уравнением Ломакина:
J = a ∙ Cb
Причем, при малых концентрациях коэффициент самопоглощения b = 1 и уравнение принимает вид:
|
|
|
J = a ∙ C, т.е. наблюдается линейная зависимость.
Коэффициент “а” зависит ог режима работы источника возбуждения, его стабильности, температуры и т.д., “b” - коэффициент самопоглоцаения, учитывающий поглощение квантов света невозбужденными атомами.
Спектры можно рассматривать визуально, фотографиронагь на пластинку (спектрографы) или фиксировать фотоэлектрически по фототоку (спектрометры).
Наиболее яркой в спектре будет линия, отвечающая переходу с первого возбужденного уровня на основной. Линию, отвечающую этому переходу, называют резонансной, аналитической или последней.
2.4. Источники возбужнения
Источники возбуждения переводят пробу из конденсированной фазы в парообразную и возбуждают вещество в этой фазе.В большинстве источников возбуждения эти функции совмещаются, однако в некоторых случаях применяют два устройства: одно для получения газовой фазы, другое - для возбуждения.
Источник возбуждения должен обеспечивать необходимую яркость спектра по сравнению с фоном и быть достаточно стабильным, т.е. интенсивности спектральных линий должны оставаться постоянными, по крайней мере за время измерения. Современные успехи количественного эмиссионного анализа в значительной степени достигнуты в связи с созданием источников возбуждения высокой стабильности. Наибольшее применение в качестве источников возбуждения получили дуга, искра, пламя.
|
|
|
Дуга. Электрическая дуга - это электрический разряд при сравнительно большой силе тока (5-7 А) и небольшом напряжении (50-80 В). Разряд поддерживается за счет термоэлектронной эмиссии с раскаленной поверхности катода. Разряд пропускают между электродами из анализируемых элементов. Температура дуги достигает 5000-6000 °С.
В дуге удается получить спектр почти всех элементов. Используется дуга постоянного и переменного тока. Для обеспечения непрерывности горения и стабилизации процесса разряда применяют специальные дуговые генераторы. Яркость дугового спектра достаточно велика, а иногда и чрезмерна, что может явиться недостатком, т.к. значительно увеличивает фон. Не всегда достаточная воспроизводимость условий возбуждения в дуге ограничивает применение дуговых спектров в основном качественным и полукачественным анализом. Существенным недостатком луги является также значительное разрушение анализируемого образца.
Искра. Для получения искры используют специальные искровые генераторы. При горении искры развивается температура 7000-10000 °С и происходит возбуждение всех элементов. При необходимости температура может быть повышена до 12000 оС и выше.
|
|
|
Основное достоинство искры - это большая стабильность условий разряда и, следовательно, необходимая в количественном анализе стабильность условий возбуждения. Работа с искрой практически не вьгзывает разрушения образца, что выгодно отличает искру от дуги.
Пламя. Возбуждение атомов в пламени имеет в основном термический характер. Температура пламени зависит от состава горючей смеси. Пламя обычной газовой горелки имеет температуру примерно 900 °С, смесь водорода с воздухом дает 2100 °С, водорода с кислородом 2800 °С, ацетилена с кислородом - около 3000 °С.
Пламя дает достаточно яркий и стабильный спектр испускания. Спектральный эмиссионный анализ с использованием в качестве источника возбуждения пламени называют пламенно-эмиссионным анализом. Простота регулировки и надежность работы пламенных источников обусловили широкое применение пламенно-фотометрических методов. С помощью пламенных источников определяют свыше 40 элементов (Мg, Cu, Мr, Т1, щелочные элементы, щелочно-земельные и т.д.), при этом общая картина спектра является более простой, чем дугового или искрового.
Дата добавления: 2016-01-05; просмотров: 23; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!