Атомно-абсорбційний спектральний аналіз

Атомно-абсорбційна спектроскопія - це аналітичний метод виявлення елементів, заснований на поглинанні випромінювання вільними (незбудженими) атомами.

Якщо на незбуджений атом направити випромінювання із частотою, рівній частоті резонансного переходу (тобто переходу на рівень, найближчий до основного енергетичного стану), кванти світла будуть поглинатися атомами й інтенсивність випромінювання буде зменшуватися. Таким чином, якщо в емісійній спектроскопії концентрація речовини зв'язувалася з інтенсивністю випромінювання, що було прямо пропорційно числу збуджених атомів, то в атомно-абсорбційній спектроскопії аналітичний сигнал (зменшення інтенсивності випромінювання) пов'язаний із числом незбуджених атомів.

Зменшення інтенсивності резонансного випромінювання підкоряється закономірності, аналогічної закону Бугера-Ламберта-Бера.

Розрахунки показують, що число атомів у збудженому стані незначно в порівнянні із числом атомів на основному (нижньому) рівні й не перевищує 1-2 % від загального числа атомів. Це вигідно відрізняє атомно-абсорбційний аналіз від емісійного, тому що за інших рівних умов величина аналітичного сигналу виявляється пов'язаної з більшим числом атомів, чим в емісійній спектроскопії.

Істотно також, що число ліній у спектрі в умовах атомно-абсорбційного аналізу невелико, тому накладення аналітичних ліній практично не відбувається, хоча неселективне поглинання залишається значним.

Методики атомно-абсорбційного визначення розроблені більш ніж для 70 елементів. Межа виявлення за допомогою цього методу становить 10-5 – 10^-6 мкг/мол.

Метод має також ряд обмежень. Так, не визначаються елементи, резонансні лінії яких лежать у далекому ультрафіолеті(вуглець, фосфор, галогени й ін.). Недоліком є й неможливість одночасного визначення декількох елементів.

Люмінесцентний аналіз

Люмінесцентний аналіз використовує світіння досліджуваного об'єкта, що виникає під дією ультрафіолетових променів, рентгенівських або радіоактивних променів, хімічних реактивів. Відповідно до цього розрізняють фотолюмінесценцію, рентгенолюмінесценцію, радіолюмінесценцію, хемілюмінесценцію. Якщо люмінесценція припиняється відразу при зникненні порушення, то неї називають флуоресценцією, а якщо триває після впливу - фосфоресценцією.

У хімічному аналізі частіше використовують флуоресценцію, і метод називають флуориметрія. Люмінесценція виникає в результаті електронного переходу в атомах, молекулах, іонах при їхньому поверненні зі збудженого в нормальний стан. В аналітичній хімії мають справу з розчинами флуоресціюючих речовин. Інтенсивність флуоресценції залежить від концентрації речовини, довжини хвилі збудливої радіації, температури розчину, присутності домішок, величини рН, природи розчинника.

Флуоресцентні методи аналізу діляться на прямі й непрямі. У прямих – безпосередньо виміряється інтенсивність флуоресценції. Засновано вони на законі С. И. Вавілова, по якому в області малих концентрацій (10-7 –10^-4 моль/л) інтенсивність флуоресценції (Ф) розчину лінійно залежить від концентрації (С):

Ф = КС.

З непрямих методів одержало поширення титрування за допомогою флуоресціюючих індикаторів (найчастіше це індикатори кислотно-основного титрування).

 

Інші оптичні методи

До них ставляться: а) рефрактометрія - метод, заснований на вимірі показника переломлення при проходженні лучачи світла через границю роздягнула прозорих однорідних середовищ; б) нефелометрія й турбидиметрія - методи, які застосовуються для аналізу суспензій, емульсій, суспензій і інших мутних середовищ. Нефелометричний метод визначення концентрації заснований на вимірі інтенсивності світла, неуважного зваженими частками, а турбидиметричний - на вимірі інтенсивності світла, що пройшло через це середовище.

Лекція 5