Emisyjna

Emisyjna

Spektrometria

Spektrometria

Atomowa

Atomowa

Wykonali:

Wykonali:

Katarzyna Biale

Katarzyna Biale

Adam Głogowski

Adam Głogowski

Maciej Marczewski

Maciej Marczewski



Emisyjna spektrometria atomowa, AES

Emisyjna spektrometria atomowa, AES

(z

(z

angielskiego Atomic Emission Spectrometry),

angielskiego Atomic Emission Spectrometry),

instrumentalna metoda analityczna wykorzystująca

instrumentalna metoda analityczna wykorzystująca

promieniowanie wysyłane przez atomy pierwiastków

promieniowanie wysyłane przez atomy pierwiastków

w odpowiednio wysokiej temperaturze.

w odpowiednio wysokiej temperaturze.

Położenie zarejestrowanych linii spektralnych

Położenie zarejestrowanych linii spektralnych

pozwala na identyfikację (analizę jakościową)

pozwala na identyfikację (analizę jakościową)

badanej próbki, natomiast analiza ilościowa oparta

badanej próbki, natomiast analiza ilościowa oparta

jest na wyznaczonej doświadczalnie zależności

jest na wyznaczonej doświadczalnie zależności

pomiędzy natężeniem linii spektralnych (mierzonym

pomiędzy natężeniem linii spektralnych (mierzonym

metodami fotoelektrycznymi) a zawartością

metodami fotoelektrycznymi) a zawartością

emitujących je pierwiastków.

emitujących je pierwiastków.

Atomy, emitujące promieniowanie podczas pomiaru,

Atomy, emitujące promieniowanie podczas pomiaru,

są wzbudzane elektrycznie (łuk lub iskra),

są wzbudzane elektrycznie (łuk lub iskra),

płomieniowo (fotometria płomieniowa), za pomocą

płomieniowo (fotometria płomieniowa), za pomocą

lasera lub w plazmie wytworzonej w gazowym

lasera lub w plazmie wytworzonej w gazowym

argonie.

argonie.

Na podstawie metod rejestracji

Na podstawie metod rejestracji

promieniowania można aparaty spektralne

promieniowania można aparaty spektralne

podzielić na:

podzielić na:



spektroskopy (do wizualnej obserwacji i

spektroskopy (do wizualnej obserwacji i

pomiarów);

pomiarów);



spektrografy (wyposażone w rejestrację

spektrografy (wyposażone w rejestrację

kliszową);

kliszową);



spektrometry (zaopatrzone w urządzenia

spektrometry (zaopatrzone w urządzenia

pomiarowe, jak: fotokomórki,

pomiarowe, jak: fotokomórki,

fotopowielacze, termopary itp.).

fotopowielacze, termopary itp.).

Podział aparatów

Podział aparatów

spektralnych

spektralnych

Najistotniejszymi częściami

Najistotniejszymi częściami

aparatury spektrograficznej są:

aparatury spektrograficznej są:

źródła wzbudzenia wraz z

źródła wzbudzenia wraz z

elektrodami, układ optyczny i

elektrodami, układ optyczny i

układ rejestrujący.

układ rejestrujący.

Źródło wzbudzenia

Źródło wzbudzenia

1.Łuk prądu stałego

1.Łuk prądu stałego

Zalety:

Zalety:



duża energia wyładowcza

duża energia wyładowcza



wykrywa ślady do 10

wykrywa ślady do 10

-3

-3

%(analiza jakościowa)

%(analiza jakościowa)

Wady:

Wady:



nierównomierne palenie się (duży błąd oznaczeń)

nierównomierne palenie się (duży błąd oznaczeń)



nagrzewanie się i topienie elektrod

nagrzewanie się i topienie elektrod



otrzymywanie zaciemnionego obszaru widma

otrzymywanie zaciemnionego obszaru widma

(materiał elektrod)

(materiał elektrod)



duże ilości par metali

duże ilości par metali



konieczność zapalania łuku przez zetknięcie

konieczność zapalania łuku przez zetknięcie

elektrod

elektrod

2.

2.

Łuk prądu zmiennego.

Łuk prądu zmiennego.

Ma w porównaniu z łukiem prądu

Ma w porównaniu z łukiem prądu

stałego lepszą stabilność, wymaga

stałego lepszą stabilność, wymaga

jednak specjalnego układu

jednak specjalnego układu

zapalającego, ponieważ każda

zapalającego, ponieważ każda

zmiana kierunku prądu wywołuje

zmiana kierunku prądu wywołuje

gaśniecie. Wzbudzenie przy pomocy

gaśniecie. Wzbudzenie przy pomocy

łuku elektrycznego stosuje się do

łuku elektrycznego stosuje się do

wzbudzania metali oraz niemetali (B,

wzbudzania metali oraz niemetali (B,

C, P, Si), materiałów ogniotrwałych,

C, P, Si), materiałów ogniotrwałych,

popiołów, rud i minerałów.

popiołów, rud i minerałów.

Zalety:

Zalety:



lepsza stabilność

lepsza stabilność

Wady:

Wady:



konieczność podtrzymywania palenia

konieczność podtrzymywania palenia

3.

3.

Iskra elektryczna.

Iskra elektryczna.

Zalety:

Zalety:



wzbudzenie regularne i powtarzalne

wzbudzenie regularne i powtarzalne



wysoka temperatura 10000 K (można wzbudzić

wysoka temperatura 10000 K (można wzbudzić

pierwiastki o dużym potencjale wzbudzenia)

pierwiastki o dużym potencjale wzbudzenia)



mało niszcząca analizowany obiekt (można

mało niszcząca analizowany obiekt (można

analizować gotowe produkty)

analizować gotowe produkty)

Wady:

Wady:



mniejsza wykrywalność

mniejsza wykrywalność



słabsze linie

słabsze linie



obecność linii powietrza

obecność linii powietrza



charakter punktowy, a więc wpływ

charakter punktowy, a więc wpływ

niejednorodności próbki

niejednorodności próbki

Rodzaje elektrod

Rodzaje elektrod

4. Palniki plazmowe

4. Palniki plazmowe

Układ optyczny spektrografu

Układ optyczny spektrografu

składa się z:

składa się z:



szczelina

szczelina



kolimator (soczewka lub układ

kolimator (soczewka lub układ

soczewek przekształcający wiązkę

soczewek przekształcający wiązkę

promieniowania w równoległą)

promieniowania w równoległą)



układ rozszczepiający (pryzmat lub

układ rozszczepiający (pryzmat lub

siatka dyfrakcyjna)

siatka dyfrakcyjna)



układ soczewek zbierających

układ soczewek zbierających



kamera z płytą fotograficzną do

kamera z płytą fotograficzną do

rejestracji widma.

rejestracji widma.

Układ rejestrujący

Emisyjna spektrometria

Emisyjna spektrometria

atomowa ze wzbudzeniem

atomowa ze wzbudzeniem

plazmowym

plazmowym



ICP-AES

ICP-AES

(z angielskiego Inductively Coupled Plasma-Atomic

(z angielskiego Inductively Coupled Plasma-Atomic

Emission Spectrometry), odmiana spektrometrii atomowej

Emission Spectrometry), odmiana spektrometrii atomowej

emisyjnej, w której emisję wzbudzonych atomów uzyskuje się w

emisyjnej, w której emisję wzbudzonych atomów uzyskuje się w

plazmie indukcyjnie sprzężonej.

plazmie indukcyjnie sprzężonej.

Spektrometr ICP-AES wyposażony jest w palnik kwarcowy

Spektrometr ICP-AES wyposażony jest w palnik kwarcowy

(ustawiony pionowo lub osiowo) zasilany argonem i otoczony

(ustawiony pionowo lub osiowo) zasilany argonem i otoczony

spiralą indukcyjną, dostarczającą energię rzędu 1-2 KW przy

spiralą indukcyjną, dostarczającą energię rzędu 1-2 KW przy

częstości 27- 40 MHz. Po zapaleniu strumienia argonu

częstości 27- 40 MHz. Po zapaleniu strumienia argonu

przepływającego przez palnik, za pomocą wyładowania iskrowego,

przepływającego przez palnik, za pomocą wyładowania iskrowego,

uzyskuje się plazmę, w której temperatura dochodzi do 10 000 K.

uzyskuje się plazmę, w której temperatura dochodzi do 10 000 K.

Próbka wprowadzona (poprzez neutralizator) do plazmy daje wiele

Próbka wprowadzona (poprzez neutralizator) do plazmy daje wiele

linii emisyjnych (nawet dla tego samego pierwiastka linie o różnej

linii emisyjnych (nawet dla tego samego pierwiastka linie o różnej

intensywności), co umożliwia wykonanie analizy spektralnej.

intensywności), co umożliwia wykonanie analizy spektralnej.

ICP-AES służy do pomiaru bardzo małych zawartości pierwiastków

ICP-AES służy do pomiaru bardzo małych zawartości pierwiastków

w próbkach (np. ołowiu w benzynie bezołowiowej). Nowoczesne

w próbkach (np. ołowiu w benzynie bezołowiowej). Nowoczesne

spektrometry ICP-AES wyposażone są m.in. w holograficzne siatki

spektrometry ICP-AES wyposażone są m.in. w holograficzne siatki

dyfrakcyjne i monochromator Czerny-Turnera.

dyfrakcyjne i monochromator Czerny-Turnera.

Spektrometr

Spektrometr ICP-AES: Thermo Jarell Ash

Fotometria płomieniowa

Fotometria płomieniowa

Jest metodą analityczną opartą na

Jest metodą analityczną opartą na

pomiarze promieniowania emitowanego

pomiarze promieniowania emitowanego

przez odpowiednio wzbudzoną próbkę.

przez odpowiednio wzbudzoną próbkę.

W fotometrii płomieniowej pierwiastki są

W fotometrii płomieniowej pierwiastki są

wzbudzane w płomieniu palnika, do

wzbudzane w płomieniu palnika, do

którego wprowadza się je w postaci

którego wprowadza się je w postaci

rozpylanego roztworu. Tą metodą

rozpylanego roztworu. Tą metodą

analizowane są pierwiastki o niskim

analizowane są pierwiastki o niskim

potencjale wzbudzenia: atomy

potencjale wzbudzenia: atomy

potasowców, wapniowców, litowców i

potasowców, wapniowców, litowców i

berylowców, które emitują promieniowanie

berylowców, które emitują promieniowanie

w zakresie widzialnym.

w zakresie widzialnym.

Zastosowanie:

Zastosowanie:

Fotometria płomieniowa znalazła

Fotometria płomieniowa znalazła

głównie zastosowanie do oznaczania

głównie zastosowanie do oznaczania

litu, sodu, potasu, rubidu, cezu,

litu, sodu, potasu, rubidu, cezu,

wapnia, strontu i baru. Szczególnie

wapnia, strontu i baru. Szczególnie

oznaczanie śladów sodu, potasu i

oznaczanie śladów sodu, potasu i

wapnia wykonuje się prawie

wapnia wykonuje się prawie

wyłącznie tą metodą, ponieważ

wyłącznie tą metodą, ponieważ

pozwala ona oznaczyć wprost

pozwala ona oznaczyć wprost

stężenia do 0,1-1 ppm. Przeciętna

stężenia do 0,1-1 ppm. Przeciętna

precyzja pomiarów wynosi ±5%.

precyzja pomiarów wynosi ±5%.

Fotometr stosowany w

Fotometr stosowany w

przemyśle:

przemyśle:

Analiza jakościowa

Analiza jakościowa

Spektrograficzna analiza jakościowa opiera

Spektrograficzna analiza jakościowa opiera

się na wykrywaniu obecności pierwiastków

się na wykrywaniu obecności pierwiastków

za pomocą pomiaru długości fali linii

za pomocą pomiaru długości fali linii

emitowanych przez badaną próbkę.

emitowanych przez badaną próbkę.

W celu znalezienia szukanego pierwiastka

W celu znalezienia szukanego pierwiastka

na widmie emisyjnym należy

na widmie emisyjnym należy

sfotografować obok widma badanej próbki,

sfotografować obok widma badanej próbki,

widmo poszukiwanego pierwiastka o dużej

widmo poszukiwanego pierwiastka o dużej

czystości.

czystości.

Błędy w analizie

Błędy w analizie

spektrograficznej

spektrograficznej



Źródła błędów w analizie spektrograficznej są bardzo

Źródła błędów w analizie spektrograficznej są bardzo

liczne, toteż nie jest ona metodą precyzyjną. Mimo to

liczne, toteż nie jest ona metodą precyzyjną. Mimo to

stosuje się tę metodę chętnie ze względu na jej szyb

stosuje się tę metodę chętnie ze względu na jej szyb

kość.

kość.



Jednym z ważniejszych źródeł błędów jest bardzo mała

Jednym z ważniejszych źródeł błędów jest bardzo mała

ilość próbki, co ma wpływ szczególnie w przypadku,

ilość próbki, co ma wpływ szczególnie w przypadku,

kiedy badana substancja jest niejednorodna.

kiedy badana substancja jest niejednorodna.



Błędy mogą być spowodowane niejedno-rodnością

Błędy mogą być spowodowane niejedno-rodnością

wzorca oraz niejednakowym składem wzorca i próbki.

wzorca oraz niejednakowym składem wzorca i próbki.



Innym częstym źródłem błędu jest niepowtarzalność

Innym częstym źródłem błędu jest niepowtarzalność

warunków wzbudzenia, która może wynikać z

warunków wzbudzenia, która może wynikać z

niestabilności parametrów elektrycznych układu

niestabilności parametrów elektrycznych układu

wzbudzania oraz ustawienia elektrod.

wzbudzania oraz ustawienia elektrod.



Poważnym źródłem błędu jest proces rejestracji widma

Poważnym źródłem błędu jest proces rejestracji widma

na płycie fotograficznej, czyli dobór takich czynników,

na płycie fotograficznej, czyli dobór takich czynników,

jak intensywność promieniowania, materiał emulsji i

jak intensywność promieniowania, materiał emulsji i

sposób wywołania kliszy.

sposób wywołania kliszy.

Dziękujemy za uwagę

Dziękujemy za uwagę