Головна

Атомно-емісійний спектральний аналіз (АЕС).

  1. B) Аналіз і результати
  2. F. Критичний дискурс-аналіз
  3. I етап Аналіз ринку
  4. I. Аналіз досягнутих результатів та існуючих проблем
  5. I. СИСТЕМНИЙ АНАЛІЗ: ВИХІДНІ ПОНЯТТЯ
  6. II. Аналіз за такими чинниками трудового характеру.
  7. II. «Вогник» - аналіз дня.

Для отримання спектру емісії частинок аналізованого речовини необхідно надати додаткову енергію. З цією метою пробу при спектральному аналізі вводять в багаті енергією ділянки дуги або полум'я, при цьому проба нагрівається і випаровується, а потрапили в газову фазу молекули дисоціюють на атоми, які при зіткненні з електронами переходять в збуджений стан, т. Е переходять на більш високий енергетичний рівень. Час життя в збудженому стані мало (10-8 з). Мимовільно повертаючись до нормального або проміжний стан, вони випускають надлишкову енергію у вигляді квантів світла. При цьому спектри носять лінійчатий характер. При порушенні валентних (оптичних) електронів вільних атомів випромінює лінії розташовані у видимій і УФ областях спектру. При порушенні електронів внутрішніх орбіталей атома випромінюються кванти з більш жорсткою енергією (рентгенівське випромінювання).

Яка ж природа цих спектрів?

Як відомо, енергія атома може мати ряд дискретних значень, про які говорять як про енергетичні рівнях або термах. Перехід електрона між верхнім і нижнім термо супроводжується випромінюванням кванта з певною енергією, т. Е в спектрі елемента виникає лінія, що відповідає цьому переходу. Значення енергії рівня характеризується набором квантових чисел: n - головне квантове число, l - орбітальне квантове число, m - магнітне квантове число, S - спіновий квантове число.

Положення рівнів (термів) в багатоелектронних атомі визначається як головним квантовим числом «n», так і значенням повного орбітального моменту «L» [L = li)], Повного спина «S» [S = si)], А також величиною повного моменту количесва руху I = L + S

Для позначення термів з певними значеннями «L» і «S» зазвичай використовують великі літери латинського алфавіту L = 0 це S - терм; L = 1 це P - терм; L = 2 це D - терм і т. Д.

При заданих L і S момент кількості руху I може приймати значення М = 2S + 1. Це число називається Мультиплетність терма. Тут S - сумарний спін атома. Мультиплетність на одиницю перевищує число неспарених електронів в атомі. Терми з М = 1 називають одіночними або сінглетними, з М = 2 - подвійними або дублетних і т. Д. Терм основного стану зазвичай визначають, користуючись правилами хунди: 1. Основне, т. Е нижчу, енергетичний стан має найбільше значення сумарного спина (мультіплетності). 2. Серед термів з максимальною Мультиплетність нижчим є той, у якого найбільше значення L. 3. Нижчою компонентом мультиплета буде J = L-S, якщо уровеньзаполнен менше ніж наполовину, і J = L + S, якщо рівень заповнений більше ніж наполовину.

Кожна спектральна лінія відображає перехід електрона з одного енергетичного рівня на інший і хвильове число будь спектральної лінії може бути представлено як різниця термів. Однак не будь-яка комбінація термів відповідає реально що спостерігається спектральної лінії. Існують певні правила відбору, що вказують, які комбінації термів можливі і які неможливі. Ці правила мають квантово-механічне обгрунтування. Переходи, можливі за цими правилами, називаються дозволеними, а неможливі - забороненими. Основні правила відбору:

  1. Дозволені переходи, при яких терм змінюється на одиницю, т. Е дозволені, наприклад, P-S- або D-P- переходи, але не дозволені P-P-, D-D- або S-D-переходи.
  2. Внутрішнє квантове число J може змінюватися тільки на ± 1 або зовсім не мінятися. Заборонені переходи, при яких ?J ± 2.
  3. Дозволені переходи без зміни мультіплетності.

Кількість дозволених електронних переходів визначає число ліній в спектрі елемента і, отже, його складність. Т. О. складність лінійчатих спектрів залежить від числа валентних електронів в атомі елемента, від будови електронних оболонок і температури атомізації. Спектри лужних металів в області от200 до 800 нм налічують всього декілька десятків ліній, а спектри d- і f- елементів налічують їх декілька тисяч.

Спектри можуть бути не тільки лінійчатих (що складаються з набору ліній зі строго певною довжиною хвилі) як результат електронних переходів всередині атомів і іонів, але і смугасті, які являють собою окремі лінії, розташовані порівняно близько один до одного. Вони характерні для молекул і радикалів.

З метою якісного, напівкількісного або кількісного визначення елементного складу аналізованої проби досліджуються лінійчатих спектри.

Визначення концентрації елементу виробляють шляхом вимірювання інтенсивності окремих спектральних ліній, які називаються аналітичними.

Інтенсивність спектральної лінії, що відповідає переходу i-o, описується виразом:

Ii-o= Ni Аi-o h? i-o (1)

i - рівень збудженого стану, про - рівень основного стану, Ii-o - Інтенсивність спектральної лінії, Аi-o - Ймовірність спонтанного переходу електрона з рівня I на рівень про (коефіцієнт Ейнштейна), h - постояннаяПланка, ? - частота випромінювання, з-1, Ni - концентрація атомів у збудженому стані.

З урахуванням термодинамічної рівноваги, коли збуджені атоми розподіляються по енергетичним рівням відповідно до закону Больцмана і з обов'язковою умовою сталості температури та інших умов збудження отримаємо рівняння виду:

I = асb (2) - Рівняння Ломакіна, де

а - коефіцієнт, що залежить від режиму роботи джерела збудження, його стабільності, температури і т. д .; b - коефіцієнт самопоглинання квантів світла збудженого атома; с - концентрація речовини в пробі.

При логарифмування рівняння (2) отримуємо:

lgI = lga + blgc

Лінійна залежність lgI від lgс дуже зручна для побудови градуювального графіка. Це рівняння - основа кількісного аналізу.

Основні вузли спектральних приладів.

Прилад для проведення спектрального аналізу має основні вузли: джерело збудження, диспергирующий елемент і приймач світла. У джерелі збудження речовина атомизируется і збуджені атоми або іони випускають світло, який диспергирующим елементом розділяється в просторі на окремі складові, а приймач світла їх фіксує.

джерела збудження

- Полум'я. Порушення спектрів в полум'я має в основному термічний характер. Полум'я звичайної газового пальника має температуру - 900 ° С, суміш водню з повітрям - 2800 ° С, ацетилен-кисень - 3000 ° С. Аналізоване речовина вводиться в полум'я у вигляді розчину за допомогою спеціального розпилювача. За допомогою полум'яних джерел визначається понад 40 елементів (Mg, Cu, Mn), лужні та лужноземельні метали.

- Дуга - це електричний розряд при силі струму 5 ... 7А і невеликій напрузі 50 ... 80 В. Розряд пропускають між електродами з аналізованого зразка або між зразком і електродом, що не містить определяемихелементов. Температура 5000-6000 ° С. Дугового розряд в принципі можна використовувати для кількісного аналізу металевих і порошкоподібних проб. Однак відтворюваність результатів при цьому гірше, ніж для ісроковгоо розряду. Межі виявлення досить низькі. Тому дугового розряд використовують в основному для якісного (оглядового аналізу). У дузі вдається отримати спектр майже всіх елементів.

- Іскра. Для її отримання використовують спеціальні іскрові генератори. Температура 7000-10000 ° С. Можна підвищити до 12000 ° С і вище. Робота з іскрою практично не викликає руйнування зразка.

Диспергирующий елемент. Розкладає випромінювання в спектр. Як диспергирующего елемента використовують призми, дифракційні решітки і інтерференційні пристрою.

Для роботи у видимій і ближнім ІЧ-ділянках спектра використовують скляні призми, для досліджень в УФ-області - призми з кварцу.

Найбільш поширені в аналітичній практиці прилади з діфракіонной гратами. Дисперсія світла в дифракційної решітці не залежить від довжини хвилі і роздільна здатність вище, ніж призми. Спектральний інтервал, доступний для дослідження 200-1000 нм.

Фізико-хімічні методи аналізу | Полум'яна емісійна спектроскопія.


Атомно-абсорбційний спектральний аналіз. | Кількісний аналіз. | УФ-спектроскопія (Електронна спектроскопія). | Основні вузли приладів абсорбційної спектроскопії. | Нефелометрія і турбідиметрія. | Люмінесцентний аналіз. | Схема приладу для проведення люмінесцентного аналізу. | Якісний і кількісний люмінесцентний аналіз. | Електрогравіметріческій аналіз | Основні закони і формули |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати