Файл: физико-химические методы анализа.pdf

Раздел 3

Рис. 21.2. Принципиальная схема прибора для АЭС

Роль атомизатора заключается не только в получении свобод-

ных атомов, но и в переводе атомов в возбуждённое состояние. Вследствие этого атомизация в АЭС проводится в более жёстких условиях, чем в ААС. В качестве атомизаторов используют:

Плазменная горелка, состоящая из трёх кварцевых трубок, через которые пропускают

особо чистый аргон. Во внутренний поток вводится исследуемый раствор, средний

используется для образования плазмы, наружный - для её охлаждения. Плазму

"поджигают" действием искрового разряда, а затем стабилизируют с помощью высокочастотной индуктивной катушки.

индуктивно-связаннаяплазма $

АТОМИЗАТОРЫ В АЭС

В качестве устройства для выделения необходимого спектрального интервала из получаемого спектра испускания используют монохроматоры: дифракционные решётки или призмы. В пламенной фотометрии получаемые спектры содержат мало линий, поэтому для выделения требуемого спектрального интервала используют свето-

фильтры.

266

Инструментальные методы анализа

ДЕТЕКЦИЯ СИГНАЛА В АЭС

визуальная фотохимическая фотоэлектрическая

СПЕКТРОСКОПЫ СПЕКТРОГРАФЫ КВАНТОМЕТРЫ

21.1.3. Практическое применение

АЭС используется для обнаружения и количественного опре-

деления различных элементов, обычно металлов. В качественном анализе используется наличие характерных линий в получаемых спектрах испускания. Наиболее подходящий атомизатор для качественного анализа - дуговой разряд, так как пламя даёт спектры бедные спектральными линиями, атомизатор с ИСП - наоборот, очень сложные спектры, которые можно расшифровать только с помощью компьютера.

Количественный анализ в АЭС основан на зависимости интенсивности испускания от концентрации данного элемента в анализируемой пробе. Зависимость между интенсивностью спектральных линий и концентрацией элемента в пробе является более сложной, чем, например, в ААС, и описывается уравнением Ломакина-Шайбе

I aCb или lg I b lg C lg a

где a и b - эмпирические константы, которые характеризуют процессы, происходящие на поверхности электродов (a) и самопоглощение излучения (b).

Зависимость I от C не является линейной (в отличие от зависимости lgI от lgC). Самый большой диапазон линейности наблюдается при использовании атомизатора с ИСП.

Для определения концентрации в АЭС применяют метод градуировочного графика и метод добавок. Для построения градуировочного графика часто используют внутренние стандарты.

Предел обнаружения в АЭС при определении хорошо атомизируемых и легковозбудимых элементов с использованием пламенного атомизатора составляет 10-7-10-2%, других элементов (ИСПатомизатор) - 10-8 - 10-2%.

Воспроизводимость при использовании пламени и ИСП - Sr = 0,01-0,05, при использовании искры и дуги Sr = 0,05 - 0,2.

267

Раздел 3

20.2. Люминесцентная спектроскопия

Люминесцентной спектроскопией называют группу эмиссион-

ных спектроскопических методов анализа, основанных на явлении люминесценции.

Люминесценцией (в переводе с лат. - «слабое свечение») назы-

вается свечение атомов, молекул и других более сложных частиц, возникающее в результате электронного перехода при их возвращении из возбуждённого состояния в основное. Люминесценцию иногда называют холодным светом, так как обычно температура люминесцирующего тела не отличается от температуры окружающей среды.

20.2.1 Классификация видов люминесценции

Понятие “люминесценция” включает в себя множество различных явлений. Существует несколько систем их классификации.

268

Инструментальные методы анализа

В аналитической химии чаще всего используется молекулярная фотолюминесценция. В зависимости от природы основного и возбуждённого состояния молекулы её подразделяют на флуоресценцию и фосфоресценцию.

21.2.2 Механизм молекулярной фотолюминесценции. Флуоресценция и фосфоресценция

При поглощении кванта света молекула вещества переходит из основного электронного состояния в возбуждённое. Одной из характеристик электронного состояния является мультиплетность

M 2S 1,

где S - суммарный спин данного электронного состояния.

синглетное триплетное

Основное состояние молекулы обычно является синглетным. Возбуждённые состояния могут быть как синглетными, так и триплетными, причём возбуждённое триплетное состояние имеет немного меньшую энергию, чем соответствующее ему синг-

летное.

Для описания физических процессов, которым подвергаются молекулы в возбуждённом состоянии, обычно используют энергетические диаграммы типа показанной на рис. 21.3.

Когда молекула поглощает свет, она за очень

269