Тема 2.3. Качественный эмиссионный анализ
Раздел 2. Атомный анализ
Тема 2.3. Качественный эмиссионный анализ
План:
1. Способы введения проб в зону возбуждения.
2. Классификация методов качественного анализа.
3. Условия проведениякачественного анализа.
4. Идентификация спектральных линий.
Литература:
1. Орешенкова Е.Г. Спектральный анализ. – М.: Высшая школа, 1982, - с.169-188.
2. А. А. Бабушкин. Методы спектрального анализа / под ред. В.Л.Левшина. – М.: Изд-во Московского университета, 1962, - с.65-73.
3. Кустанович И.М. Спектральный анализ. – М.: Высшая школа, 1972, - с.200-224.
Способы введения проб в зону возбуждения.
Характеристика проб.
1. Монолитные пробы. Они используются главным образом в анализе металлов и сплавов. Форма образца, когда нет необходимости в большой точности, не играет никакого значения. Одним электродом служит сам образец, а вторым (противоэлектрод) является электрод либо из спектрального угля, либо из чистого материала, входящего в состав пробы. Например, медь при анализе сплавов на основе меди, железо армко – при анализе сталей и т.д. При контроле металлургических процессов пробу расплавленного металла отливают в кокиль, который затем анализируется. Чувствительность определения примесей в этом случае составляет до 10 %. Следует иметь в виду, что в момент затвердевания наблюдается процесс ликвации – частичное разделение компонентов сплава, что может привести к ошибкам определения.
2. Жидкие пробы. В пламенной фотометрии наиболее распространён метод введения жидких проб. Они могут представлять собой природные воды с различной степенью минерализации, промышленные и бытовые сточные воды, содержащие различного рода загрязнения, а также специально приготовленные пробы, когда анализируемый объект переводится в состояние раствора. В качестве растворителя используется вода, отдельные кислоты или их смеси, органические соединения. Например, при анализе растений применяется метод «мокрого озоления». Проба обрабатываетсякислотами-окислителями (HNO3, H2SO4, HClO4 и др.) или их смесью в различных пропорциях и комбинациях, а затем подвергается анализу. При анализе почв на микроэлементы анализируются так называемые почвенные вытяжки на каждый определённый элемент или группу элементов.
3. Порошкообразные пробы. Введение пробы в виде порошков в разряд находит широкое применение в анализе солей, окислов, биологических объектов и т.д. Кроме того, одним из основных преимуществ этого метода является возможность получения достаточно хорошей гомогенности анализируемых проб путём их истирания. Отсюда получение лучшей точности и чувствительности, чем при использовании для анализа монолитных проб. В случае необходимости последние можно перевести в порошкообразное состояние путём их окисления при определённой температуре в токе кислорода.
Имеется большое число методов введения проб в источники света. Рассмотрим некоторые из них:
Температура.
Для получения максимальной чувствительности анализа существенную роль играет температура плазмы разряда. При повышении температуры возрастает степень ионизации атомов, отчего уменьшается число нейтральных атомов и интенсивность их последних линий. Учитывая степень ионизации и возбуждение атомов каждого элемента, можно найти оптимальную температуру их высвечивания:
- для легкоионизируемых щелочных и щелочноземельных элементов оптимальная температура ниже, чем для большинства металлов. Поэтому наиболее чувствительное определение этих элементов производится в газовом пламени;
- в плазме дуги постоянного или переменного тока легко наблюдаются резонансные линии CaI и CaII(I – линии нейтральных атомов, II – линии ионов с одним зарядом) это показывает, что температура плазмы такой дуги уже достаточна, чтобы степень ионизации кальция достигла заметной величины.
- при анализе сложных порошковых проб температура плазмы дугового разряда постепенно повышается по мере выгорания из канала анода легколетучих и легкоионизируемых составляющих. Труднолетучие соединения необходимо испарить, для чего требуется достаточно высокая температура плазмы. Для этой цели угольная дуга является наиболее подходящим источником возбуждения.
Температура разряда имеет важное значение и для возбуждения свечения последних линий. Для повышения их интенсивности надо повысить концентрацию соответствующих возбуждённых атомов путём повышения температуры разряда.
Тип спектрального прибора.
Абсолютная чувствительность элементов, или предел их обнаружения, в сильной степени зависит от спектрального прибора.
Применяющиеся дуга и искра кроме линейчатого спектра излучения атомов дают заметный фон, происходящий от:
- свечения раскалённых концов электродов;
- свечения раскалённых твёрдых частиц, попадающих в плазму;
- спектра излучения молекул и других причин.
Интенсивный фон в спектре может маскировать слабые линии излучения элементов, присутствующих в виде следов, и снизить чувствительность обнаружения.
В этом случае следует использовать приборы с большей линейной дисперсией: интенсивность фона будет снижаться, а интенсивность спектральных линий остаётся неизменной. В результате незаметная ранее на фоне спектральная линия становится заметной.
Рис.5. Планшет атласа спектральных линий элементов.
Результат качественного анализа часто изображают в виде таблицы, где условными знаками отмечают присутствие того или иного элемента.
В табл. 1 показано, каким образом обычно представляют результаты качественного спектрального анализа.
Таблица 1
Пример качественного анализа
| Спектры | Fe | Mn | Mg | Al | Si | Cu |
| осн. | сл. | - | + | - | - | |
| - | осн. | + | сл. | - | - | |
| + + | + + + | осн. | осн. | + + | + | |
| - | - | осн. | - | сл. | - | |
| + + | + | - | - | осн. | - |
Здесь приняты следующие обозначения: осн. – предполагаемая основа сплава; сл. – следы, обнаруживаемые по очень слабым последним линиям; «–» – отсутствие последних линий в спектре образца; различное количество плюсов (+, + +, + + +) обозначает присутствие элемента в возрастающих количествах, оцениваемых по интенсивности линий в спектре образцов.
Раздел 2. Атомный анализ
Тема 2.3. Качественный эмиссионный анализ
План:
1. Способы введения проб в зону возбуждения.
2. Классификация методов качественного анализа.
3. Условия проведениякачественного анализа.
4. Идентификация спектральных линий.
Литература:
1. Орешенкова Е.Г. Спектральный анализ. – М.: Высшая школа, 1982, - с.169-188.
2. А. А. Бабушкин. Методы спектрального анализа / под ред. В.Л.Левшина. – М.: Изд-во Московского университета, 1962, - с.65-73.
3. Кустанович И.М. Спектральный анализ. – М.: Высшая школа, 1972, - с.200-224.