Справочная

" - 1 2 4 b N O S А Б В Г Д Е Ж З И К Л м Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э

АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ АНАЛИЗ

АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ АНАЛИЗ (атомно-абсорбц. спектрометрия),метод количеств. элементного анализа по атомным спектрам поглощения (абсорбции).Через слой атомных паров пробы, получаемых с помощью атомизатора (см. ниже),пропускают излучение в диапазоне 190-850 нм. В результате поглощения квантовсвета атомы переходят в возбужденные энергетич. состояния. Этим переходамв атомных спектрах соответствуют т. наз. резонансные линии, характерныедля данного элемента. Согласно закону Бугера-Ламберта-Бера (см. Абсорбционнаяспектроскопия), мерой концентрации элемента служит оптич. плотностьA = lg(I0/I), где I0 и I-интенсивности излученияот источника соответственно до и после прохождения через поглощающий слой.
/images/enc2/001989.jpg

Принципиальная схема пламенного атомно-абсорбционного спектрометра:1-источник излучения; 2-пламя; 3-монохрома гор; 4-фотоумножитель; 5-регистрирующийили показывающий прибор.

Приборы для атомно-абсорбционного анализа — атомно-абсорбц. спектрометры-прецизионные высокоавтоматизир.устройства, обеспечивающие воспроизводимость условий измерений, автоматич.введение проб и регистрацию результатов измерения. В нек-рые модели встроенымикроЭВМ. В кач-ве примера на рис. приведена схема одного из спектрометров.Источником линейчатого излучения в спектрометрах чаще всего служат одноэлементныелампы с полым катодом, заполняемые неоном. Для определения нек-рых легколетучихэлементов (Cd, Zn, Se, Те и др.) удобнее пользоваться высокочастотнымибезэлектродными лампами.

Перевод анализируемого объекта в атомизированное состояние и формированиепоглощающего слоя пара определенной и воспроизводимой формы осуществляетсяв атомизаторе-обычно в пламени или трубчатой печи. Наиб. часто используютпламя смесей ацетилена с воздухом (макс. т-ра 2000°С) и ацетилена с N2O(2700°С). Горелку со щелевидным соплом длиной 50-100 мм и шириной 0,5-0,8мм устанавливают вдоль оптич. оси прибора для увеличения длины поглощающегослоя.

Трубчатые печи сопротивления изготавливают чаще всего из плотных сортовграфита. Для исключения диффузии паров через стенки и увеличения долговечностиграфитовые трубки покрывают слоем газонепроницаемого пироуглерода. Макс.т-ра нагрева достигает 3000 °С. Менее распространены тонкостенные трубчатыепечи из тугоплавких металлов (W, Та, Мо), кварца с нихромовым нагревателем.Для защиты графитовых и металлич. печей от обгорания на воздухе их помещаютв полугерметичные или герметичные камеры, через к-рые продувают инертныйгаз (Аr, N2).

Введение проб в поглощающую зону пламени или печи осуществляют разнымиприемами. Р-ры распыляют (обычно в пламя) с помощью пневматич. распылителей,реже-ультразвуковых. Первые проще и стабильнее в работе, хотя уступаютпоследним в степени дисперсности образующегося аэрозоля. Лишь 5-15% наиб.мелких капель аэрозоля поступает в пламя, а остальная часть отсеиваетсяв смесительной камере и выводится в сток. Макс. концентрация твердого в-вав р-ре обычно не превышает 1%. В противном случае происходит интенсивноеотложение солей в сопле горелки.

Термич. испарение сухих остатков р-ров — осн. способ введения проб втрубчатые печи. При этом чаще всего пробы испаряют с внутр. пов-сти печи;р-р пробы (объемом 5-50 мкл) вводят с помощью микропипетки через дозировочноеотверстие в стенке трубки и высушивают при 100°С. Однако пробы испаряютсясо стенок при непрерывном возрастании т-ры поглощающего слоя, что обусловливаетнестабильность результатов. Чтобы обеспечить постоянство т-ры печи в моментиспарения, пробу вводят в предварительно нагретую печь, используя угольныйэлектрод (графитовую кювету) графитовый тигель (печь Вудриффа), металлич.или графитовый зонд. Пробу можно испарять с платформы (графитового корытца),к-рую устанавливают в центре печи под дозировочным отверстием. В результатезначит. отставания т-ры платформы от т-ры печи, нагреваемой со скоростьюок. 2000 К/с, испарение происходит при достижении печью практически постояннойт-ры.

Для введения в пламя твердых в-в или сухих остатков р-ров используютстержни, нити, лодочки, тигли из графита или тугоплавких металлов, помещаемыениже оптич. оси прибора, так что пары пробы поступают в поглощающую зонус потоком газов пламени. Графитовые испарители в ряде случаев дополнительноподогревают электрич. током. Для исключения мех. потерь порошкообразныхпроб в процессе нагрева применяются испарители типа цилиндрических капсул,изготовленные из пористых сортов графита.

Иногда р-ры проб подвергают в реакционном сосуде обработке в присут.восстановителей, чаще всего NaBH4. При этом Hg, напр., отгоняетсяв элементном виде, As, Sb, Bi и др.-в виде гидридов, к-рые вносятся в атомизаторпотоком инертного газа. Для монохроматизации излучения используют призмыили дифракционные решетки; при этом достигают разрешения от 0,04 до 0,4нм.

При атомно-абсорбционном анализе необходимо исключить наложение излучения атомизатора наизлучение источника света, учесть возможное изменение яркости последнего,спектральные помехи в атомизаторе, вызванные частичным рассеянием и поглощениемсвета твердыми частицами и молекулами посторонних компонентов пробы. Дляэтого пользуются разл. приемами, напр. модулируют излучение источника счастотой, на к-рую настраивают приемно — регистрирующее устройство, применяютдвухлучевую схему или оптич. схему с двумя источниками света (с дискретными непрерывным спектрами). наиб. эффективна схема, основанная на зеемановскомрасщеплении и поляризации спектральных линий в атомизаторе. В этом случаечерез поглощающий слой пропускают свет, поляризованный перпендикулярномагн. полю, что позволяет учесть неселективные спектральные помехи, достигающиезначений А = 2, при измерении сигналов, к-рые в сотни раз слабее.

Достоинства атомно-абсорбционного анализа — простота, высокая селективность и малое влияниесостава пробы на результаты анализа. Ограничения метода — невозможностьодновременного определения неск. элементов при использовании линейчатыхисточников излучения и, как правило, необходимость переведения проб в р-р.

Атомно-абсорбционный анализ применяют для определения ок. 70 элементов (гл. обр. металлов).Не определяют газы и нек-рые др. неметаллы, резонансные линии к-рых лежатв вакуумной области спектра (длина волны меньше 190 нм). С применениемграфитовой печи невозможно определять Hf, Nb, Та, W и Zr, образующие суглеродом труднолетучие карбиды. Пределы обнаружения большинства элементовв р-рах при атомизации в пламени 1-100мкг/л, в графитовой печи в 100-1000раз ниже. Абс. пределы обнаружени в последнем случае составляют 0,1-100пг. Относит. стандартное отклонение в оптимальных условиях измерений достигает0,2-0,5% для пламени и 0,5-1,0% для печи. В автоматич. режиме работы пламенныйспектрометр позволяет анализировать до 500 проб в час, а спектрометр сграфитовой печью-до 30 проб. Оба варианта часто используют в сочетаниис предварит. разделением и концентрированием экстракцией, дистилляцией,ионным обменом, хроматографией, что в ряде случаев позволяет косвенно определятьнек-рые неметаллы и орг. соединения.

Методы атомно-абсорбционного анализа применяют также для измерения некоторых физ. и физ.-хим.величин — коэф. диффузии атомов в газах, т-р газовой среды, теплот испаренияэлементов и др.; для изучения спектров молекул, исследования процессов,связанных с испарением и диссоциацией соединений.


===
Исп. литература для статьи «АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ АНАЛИЗ»: Львов Б. В., Атомно-абсорбционный спектральный анализ, М, 1966; Прайс В., Аналитическая атомно-абсорбционная спектроскопия, пер.с англ., М., 1976; Харламов И.П., Еремина Г. В., Атомно-абсорбционный анализв черной металлургии, М., 1982; Николаев Г. И., Немец А. М., Атомно-абсорбционнаяспектроскопия в исследовании испарения металлов, М., 1982; Хавезов И.,Цалев Д., Атомно-абсорбционный анализ, пер. с болг., Л., 1983. Б. В.Львов. Л. К. Ползик.

Страница «АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ АНАЛИЗ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.