Рентгенофлуоресцентный анализ

Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) - один из современных спектроскопических методов исследования вещества с целью получения его элементного состава, т.е. его элементного анализа. Метод РФА основан на сборе и последующем анализе спектра, полученного путём воздействия на исследуемый материал рентгеновским излучением. Рентгенофлуоресцентный анализ обладает рядом несомненных достоинств: - является неразрушающим методом контроля, не разрушает и не деформирует пробу; - предъявляет минимальные требования к пробоподготовке, чаще всего - не требует никакой; - делает ненужной измерение количества пробы - взвешивание, измерение объема и т.п. - Использующие этот метод приборы - спектрометры серии "Спектроскан Макс" позволяют проводить количественный анализ содержания тяжёлых металлов и других элементов.

Наиболее часто встречающиеся аналитические задачи определения содержания тяжёлых металлов в различных средах: - анализ природных минеральных и питьевых, промышленных и коммунальных сточных вод на содержание тяжелых металлов; - определение содержания тяжелых металлов в почвах, промышленных выбросах, воздухе рабочей зоны; - анализ различных растворов на содержание тяжёлых металлов; - определение содержания тяжёлых металлов в нефти, попутных водах (рассолах) и нефтепродуктах; - анализ различных сплавов на содержание цветных металлов; - анализ углеродистых сталей на содержание легирующих добавок; - анализ ювелирных изделий на содержание драгоценных металлов; - анализ моторных масел на содержание тяжёлых металлов с целью определения износа двигателей; - анализ катализаторов на содержание палладия и платины и др. Применение · Экология и охрана окружающей среды: определение тяжёлых металлов в почвах, осадках, воде, аэрозолях и др.

5.Атомно-абсорбционный анализ

АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ АНАЛИЗ вещества (а. atomic-absorption material analysis; н. atomare Absorptionsanalyse der Stoffe; ф. analyse de la matiere par absorption atomique; и. anбlisis del material del рог absorcion atomica) — метод количественного определения элементного состава исследуемого вещества по атомным спектрам поглощения, основанный на способности атомов избирательно поглощать электромагнитное излучение в различных участках спектра. Атомно-абсорбционный анализ проводят на специальных приборах — абсорбционных спектрофотометрах. Пробу анализируемого материала растворяют (обычно с образованием солей); раствор в виде аэрозоля подают в пламя горелки. Под действием пламени (3000°С) молекулы солей диссоциируют на атомы, которые могут поглощать свет. Затем через пламя горелки пропускают пучок света, в спектре которого есть соответствующие тому или иному элементу спектральные линии. Из общего излучения исследуемые спектральные линии выделяют монохроматором, а их интенсивность фиксируют блоком регистрации.

Атомно-абсорбционный анализ характеризуется высокой избирательностью, низкими пределами обнаружения (10^-1 и 10^-4 мкг/мл для пламенного и беспламенного вариантов соответственно), хорошей воспроизводимостью (относительно стандартное отклонение 0,005-0,02), экспрессностью (до 300 измерений в час) и высокой степенью автоматизации.

Атомно-абсорбционный анализ применяют для определения как следовых (10-6%), так и макроколичеств примерно 70 элементов в различных горных породах, рудах и минералах, в продуктах нефтехимии и металлургии, в биологических объектах и т.д. Пригеохимических поисках в условиях полевых лабораторий используют беспламенный метод для определения микропримесей (10^-7-10^-1%) ртути.

6.Хемилюминесцентный анализ

Хемилюминесцентный метод газового анализа для контроля окислов азота. Метод основан на реакции окиси азота и озона, которые подают одновременно в реакционную камеру, и является в настоящее время основным методом контроля окислов азота в атмосферном воздухе. Интенсивность хемилюминесцентного свечения (химической люминесценции) в области волн от 600 до 2400 нм с максимумом в районе 1200 нм, пропорциональная концентрации окиси азота, регистрируется фотоумножителем, используемым в качестве детектора.

 

 

7.Флуоресцентный анализ

 

Возможные области применения анализа: Благодаря тому что мельчайшие количества некоторых веществ могут быть обнаружены по их флуоресценции может показаться, что флуоресцентный анализ является одной из наиболее обещающих областей практического применения люминесценции. Некоторые из работ, упоминаемых в библиографии, касаются почти исключительно этой стороны проблемы.

Флуоресцентный "анализ может быть применен для различных целей; однако его возможности были вероятно несколько переоценены. Он никогда не сравняется по своему значению с более старым спектральным анализом по спектрам пламени, дуги или искры вследствие двух взаимно связанных обстоятельств: 1) флуоресценция обычно недостаточно специфична и 2) она слишком подвержена влиянию внешних условий.

Линии спектра искры какого-нибудь металла всегда имеют в точности одни и те же длины волн, которые могут быть измерены с точностью до 1/100 А. По наличию или отсутствию нескольких таких линий на спектрограмме можно с несомненностью доказать присутствие или отсутствие данного металла. То же самое справедливо в отношении линий комбинационных спектров сложных молекул; однако эти спектры относительно слабы, так что их получение связано с определенными трудностями.

Как спектр электрического разряда, так и комбинационный спектр аддитивны. Наличие других металлов или соединений не влияет на длины волн линий излучения, а также, как правило, и на их относительные интенсивности. Все составные части смеси могут быть определены по наложению их спектральных линий. Напротив, относительно немногие спектры люминесценции жидких или твердых тел настолько характерны, что Гих с уверенностью можно было приписать данному веществу.

Излучение такого вещества может быть изменено или полностью потушено небольшими количествами другого вещества. Эти недостатки люминесцентного анализа очень вредны для качественного анализа, менее вредны при испытании на чистоту и в некоторых особых случаях количественного анализа, и их влияние почти пренебрежимо при определении разницы между различными естественными или искусственными продуктами или при пользовании флуоресцирующими индикаторами рН.

Основное достоинство флуоресцентного анализа по сравнению с другими видами спектрального анализа следующее: анализу могут быть подвергнуты относительно нестойкие соединения, которые разрушались бы при электрическом разряде или нагревании в пламени, интенсивность излучения значительно выше, чем у комбинационных спектров, требуются значительно меньшие количества (концентрации) вещества, чем для абсорбционной спектроскопии, и наконец, исследуемые вещества могут быть непрозрачными.

 

 

До известной степени флуоресценция является более характерным свойством, чем поглощение света у того же самого вещества. Однако спектры поглощения значительно менее подвержены влиянию примесей, и поэтому даже анализ с помощью спектров поглощения имеет значительно более широкое поле применения, чем флуоресцентный анализ.

Качественный анализ в неорганической химии: Выше уже упоминалось историческое значение спектров катодолюминесценции в открытии и идентификации редкоземельных металлов. Нужно добавить, однако, что эти достижения пришли не сразу, в связи с тем, что некоторые спектры приписывались элементу, который.предполагался чистым или, во всяком случае, составляющим основную массу наблюдаемого вещества, а они в действительности принадлежали в то время не известному еще редкоземельному металлу, находившемуся в веществе в виде незначительной примеси.

Однако, после того как все спектры редких земель были установлены, стало возможным легко идентифицировать редкоземельные металлы Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Pr, Nd, Er по их фотолюминесценции или катодолюминесценции, растворяя их в различны: бесцветных твердых веществах3).

Соли этих редких земель, люминесцирующие в водных растворах, могут быть обнаружены в этих растворах (вплоть до 3). Томашек определял спектры флуоресценции Sm в следующих твердых растворителях: окислах Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Ce, Th, Ga, Sc; сульфидах Mg, Ca, Sr, Ba, Zn; фторидах Ca, Sr, Ba, Mg и сульфатах Be, Ca, Sr, Ba, Na, K, Mg, Pb, Zn, Cd, Al, La, Gd. Если соли получены путем осаждения из водного раствора, то для того чтобы получить достаточно сильную люминесценцию, их необходимо нагреть до 600-800° С.

Спектры Sm в различных растворителях существенно отличаются друг от друга, но принадлежат к одному типу. Все линии флуоресценции Nd расположены в инфракрасной области, а линии флуоресценции Gd - в ультрафиолетовой области спектра. Спектрографическими методами можно обнаружить еще меньшие количества. Присутствие Sm в окиси лантана или гадолиния в пропорции 1: 250 000 дает флуоресценцию, достаточно сильную для идентифицирования Sm.

Очень незначительные количества Sin, Eu, Dy и Gd являются источником хорошо известной и очень характерной линейчатой флуоресценции некоторых разновидностей плавикового шпата. Под действием рентгеновских лучей или лучей радия трехвалентные ионы Sm, Eu, Yb и ТЬ, растворенные в CaF2, CaS04 или других солях, превращаются в двух валентные ионы, которые дают спектры флуоресценции иного типа, состоящие из более широких полос.

Красная флуоресценция многих флуоритов, кальцитов, апатитов и цирконов вызвана Sm + +, в то время как другая красная и зеленая полосы испускания, появляющиеся только при низких температурах в тех же кристаллах, вызываются, соответственно, ТЬ+ и Dy +. Естественные минералы, имеющие эту флуоресценцию, по-видимому, подвергались в продолжение очень долгого времени действию слабого излучения каких-нибудь радиоактивных продуктов в том месторождении, где они были найдены.

Если такие кристаллы нагреть до температуры выше 500° С, то они часто обнаруживают сильную термолюминесценцию и теряют способность к фотолюминесценции; последняя, однако, может быть восстановлена путем облучения радием. Почти все твердые и, в меньшей степени, жидкие растворы, содержащие уран в форме ионов UOf+ обнаруживают типичную ураниловую флуоресценцию. Полосы флуоресценции, возбуждаемые фиолетовым светом или катодными лучами, изменяются в своих деталях в зависимости от компонент соли.

Точным измерением длин волн отдельных полос спектра флуоресценции можно определить природу исследуемой ураниловой соли, на -примеру уранил-натрий сульфата, уранил нитрата, уранил-рубидий ацетата и т. д. Однако уже общего рассмотрения пяти-семи ярких зеленых и желтых полос испускания достаточно для того, чтобы определить наличке уранового соединения, например, в таких минералах, как содалит, саполит или гиалит.

В этих случаях содержание урана не является характерным для минерала как такового и встречается только в некоторых образцах Существуют другие минералы, как например, отенит-уранил-кальций фосфат или шрекингерит - водный уранил-калъций карбонат, в которых уран является одной из важных составных частей и которые при возбуждений дают спектр ураниловой флуоресценции.

 

8.Гидрогеологические исследования