Atomemissionsspektroskopi

Den atomemissionsspektroskopi, ofte angivet med akronymet fra engelsk AES atomemissionsspektroskopi eller ved OES Optisk emission spektroskopi er en spektroskopisk teknik emission anvendes i kemiske analyser. Det udnytter administration af relativt høje energi, så som at forårsage dissociation i atomer og spænding af sidstnævnte. Ifølge bølgelængde udsendes det er muligt at spore de ukendte arter, idet spektrene er karakteristiske for hvert stof, mens måle intensiteten af ​​emissionen kan også udføres kvantitativ analyse.

I forhold til kilden anvendes til at producere excitation af atomerne, har du flere varianter instrumental. Lyskilder omfatter lysbue, gnister flamme og plasma.

Teori

Absorbere en kvantum af energi, som det kendes fra kvantemekanik, en elektron er i stand til at flytte til et højere energi niveau på grund af elektroniske overgange, der finder sted i overensstemmelse med reglerne for udvælgelse. Når atomet forlader metastabile exciterede tilstand, vender den tilbage til grundtilstanden ved at udsende en klassisk liniespektrum.

Fra teoretisk synspunkt, er frekvenser af udledning af et hydrogenatom beregnelig hjælp af ligningen

hvor R er Rydberg konstant, og b er numeriske konstanter, der identificerer mulige værdier henføres til den primære kvantetal, A og B er konstanter andre karakteristika for hver serie, der primært tjener til at tage hensyn til screening virkning af elektroner inde.

Intensiteten af ​​linjerne er direkte proportional med antallet af Ni-atomer, udfylde det i'te exciteret tilstand og sandsynligheden Pi, at omdannelsen finder sted samme, sandsynlighed omvendt proportional med den gennemsnitlige levetid for den exciterede tilstand:

Ni er opnåelig ved anvendelse af Boltzmann distribution. Det skal bemærkes, at intensiteten af ​​en linje stiger som statistisk vægt af det pågældende niveau og overgangen sandsynlighed, mens aftager med forøgelsen af ​​energiniveauet hvorfra stammer overgangen.

Lysbue og gnist

Prøven anbringes mellem enderne af de to elektroder; hvis det ikke er en leder blandes og formes til tabletter med et overskud af grafit.

Den elektriske udladning, ifølge forskellige karakteristika, der kan skelne, kan klassificeres efter følgende kriterier:

  • Lysbuen er en udledning ved lav eller middel spænding, karakter kontinuerlig, intermitterende eller oscillerende. Gnisten er en udledning på medium eller høj spænding med høj frekvens oscillerende karakter.
  • Kontinuerlig eller intermitterende i tilfælde af henholdsvis fravær eller nærvær af periodiske afbrydelser.
  • I direkte eller vekselstrøm.
  • I lav eller høj spænding.
  • Kondenseret eller ej kondenseret, om det er på grund af udledning af en kondensator eller direkte til forsyningsspændingen.
  • Autoiniziata eller ekstern initiator, hvis det er nødvendigt at have en udløser. Udledning høj spænding udløser let af sig selv.
  • Antallet af udledninger kan kontrolleres, hvis det nøjagtigt justeres i funktion af tid eller ukontrolleret i modsat fald.

Spektret genereret af en lysbue spektret af lysbuen og skyldes atomet ophidset normale, medens de forskellige energiniveauer involveret i udnyttelse af gnist generere det, der kaldes spektret gnistdannelse, skyldes stedet til atomet ioniseret.

De typer af download, der finder større anvendelse i det analytiske niveau er den kontinuerlige bue strøm, AC bue, buen intermitterende jævnstrøm og den høje spænding gnist, sidstnævnte den eneste i stand til at begejstre alle atomer med undtagelse af de ædle gasser. De kredsløb af moderne instrumenter tillader både at være i stand til at opnå forskellige former for udledninger.

En monochromator gør det muligt at isolere en enkelt bølgelængde anvendelige til kvantitativ analyse. Den anvendte detektor er en fotomultiplikator forbundet med en integration kondensator.

Flame

Flammen, med dens energiindhold som følge af den eksoterme reaktion mellem brændsel og forbrændingsluft, er en egnet kilde til frembringelse af den forstøvning og excitation nyttige til analyse i problemet. Den udsender også en svag kontinuert spektrum, kompenseres ved anvendelse af en reference. Afhængigt af typen af ​​analyt, der skal undersøges, er typen af ​​flammer passende valgt under hensyntagen til parametre såsom temperatur, hastighed forbrænding, redox egenskaber og emissionsintensitet.

Nedenstående tabel opsummerer de vigtigste træk ved flammerne mest anvendte.

Rækken af ​​fænomener, der optræder under forstøvning af prøven i flammen, kan opsummeres som følger: fordampning af opløsningsmidlet og dannelse af aerosoler faststof / gas, smelte- og aerosoldannelse smelte / gas, fordampning med dannelse af molekyler, forstøvning, ionisering. Den kritiske fase af denne række trin er forstøvning og er nødvendigt at arbejde ved en temperatur på kompromis for at undgå forekomst af en massiv ionisering af prøven.

Instrumentering

Brænderen er, at anordningen genererer flammen, og kommer samtidig opløsningen indeholdende analytten i en sprayform. Der er to typer af brændere: brændere turbulente og laminare brændere. Brænderne i den turbulente regime, de eneste, der tillader brugen af ​​ren oxygen som forbrænding, indser blandingen af ​​brændstof og forbrændingsluft analyt dirrettamente det øjeblik at reagere nær dell'uggello. Blandt fordelene er sikre brug og den samlede anvendelse af prøveopløsningen. I modsætning hertil flammen er temmelig ujævn og rig på optisk interferens, medens de forskellige volumen af ​​dråberne i aerosolen produceres fører til forstøvning ikke fuldstændigt hvilket resulterer i en lavere følsomhed. Brænderne laminar stedet gennemføre en forblanding af de tre komponenter er beregnet til at flamme, vælge kun de fineste dråber, der fordamper i flammer hurtigt og på en ensartet måde, hvilket giver anledning til en veldefineret forstøvning zone. Ulempen består i at sænke følsomhed som følge af anbringelse af en lille mængde af opløsning.

Moderne spektrometre anvendes det muligt at arbejde både i emission og absorption; en monochromator gør det muligt at isolere line analytisk, mens detektoren udgøres af en fotomultiplikator. Hvis problemet er fluorescerende type, kan man opnå atomemissionsspektroskopi fluorescens at foretage små ændringer medvirkende til at muliggøre detektion signal vinkelret på den retning, som forekommer spændingen og adskillelsen af ​​fluorescenssignalet grund 'analysandens udsendes af flammen.

Plasma

Brugen af ​​en kilde induktivt koblet plasma er kendetegnet ved de høje temperaturer plasma ejendommelige, der tillader dig at forstøve eller ionisere og ophidse næsten alle elementer. Grænserne for afsløring er meget lave, lige fra nogle få enheder af g / l op til centesimal fraktioner af mg / L. Signalet er stabil og meget reproducerbar, med evnen til nemt at udføre flerkomponent analyse efter de havde lave kemiske interferenser. Omkostningerne ved et spektrometer til ICP-AES er større, også må vi også overveje omkostningerne ved driften af ​​et plasma-fakkel.

Forrige artikel Audi
Næste artikel Asher Brown Durand