Atomová absorpční spektrometrie

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Atomic absorption spectroscopy

AAS neboli atomová absorpční spektrometrie je spektrometrická analytická metoda sloužící ke stanovení obsahu stopových i významných koncentrací jednotlivých prvků v analyzovaném roztoku. Metodou lze analyzovat přes 60 prvků periodické tabulky s citlivostí od setin do stovek ppm. Největší rozmach zaznamenala technika v 60. – 80. letech 20. století, kdy patřila k nejcitlivějším a nejvíce užívaným instrumentálním analytickým technikám.

Obsah

1 Princip metody
2 Technický popis zařízení
- 2.1 Transport vzorku do plamene
  - 2.1.1 Plamenový atomizátor
  - 2.1.2 Elektrotermický atomizátor
3 Teploty plamene v plamenovém atomizátoru

[editovat] Princip metody

Roztok analytického vzorku je zmlžen a vzniklý aerosol je zaveden do plamene, kde se roztok okamžitě odpaří a rozruší se chemické vazby v molekulách přítomných sloučenin. Podmínky v plameni jsou přitom voleny tak aby co největší populace měřených atomů zůstala v neutrálním stavu a nedocházelo k ionizaci za vzniku nabitých částic typu Me⁺.

Plamenem prochází paprsek světla ze speciální výbojky, jehož fotony jsou při setkání s atomy analyzovaného prvku absorbovány a atom prvku přechází do příslušného vzbuzeného stavu. Dochází tak k úbytku intenzity procházejícího světla a tento úbytek je dán Lambert-Beerovým zákonem ve tvaru:

I = I₀ . e ^{- (k . n . l)}

kde I₀ je intenzita budícího záření, I je intenzita záření po průchodu absorbujícím prostředím (plamenem), k je atomový absorpční koeficient pro danou absorpční čáru, n je počet atomů analyzovaného prvku v jednotce objemu a l je délka absorpční vrstvy (délka hořáku, vytvářejícího plamen).

V praxi se pak jako měřená veličina používá logaritmus úbytku světelné energie nazvaný absorbance A, pro niž platí vztah:

A = log (I₀/I) = 2,303 . k . n . l

Pro absorbanci pak platí velmi jednoduchá lineární závislost na koncentraci atomů měřeného prvku. Všechny AAS spektrometry proto udávají měřený signál v jednotkách absorbance po matematickém zpracování skutečně měřených intenzit procházejícího světla.

[editovat] Technický popis zařízení

[editovat] Transport vzorku do plamene

Prakticky všechny vzorky měřené technikou AAS je třeba před analýzou převést do roztoku.

[editovat] Plamenový atomizátor

Transport do plamene probíhá obvykle pomocí pneumatického kapilárního zmlžovače, který pomocí průtoku spalovacího plynu a oxidačního činidla způsobí nasávání roztoku měřeného vzorku nebo pomocí ultrazvukového rozprašování roztoku vzorku. Často je takto vzniklý aerosol dále upravován tak, aby vstupující částice (kapičky) měly pokud možno jednotnou velikost. Proud nasávaného vzorku je proto naváděn proti pevné překážce (skleněná kulička) o kterou se dále rozbíjí na jemnější částice nebo je homogenizován průchodem přes jiný homogenizátor (například rychle rotující plastovou vrtulku). Podle druhu a poměru paliva a oxidovadla lze dosáhnout různých teplot.

[editovat] Elektrotermický atomizátor

Tento atomizátor je tvořen grafitouvou trubicí, která je vyhřívána elektrickým proudem. Záření prochází trubicí. pomocí mikropipety se vnáší vzorek na vnitřní stěnu trubice nabo se umístí na nosnou podložku. Podmínkou je práce v orchranné atmosféře, kterou zajišťuje argon. Tepltoní progam má 3 fáze. V první, sušení, probíhá odpaření rozpouštědla. V druhé, žíhání, dochází k rozkladu matrice. V třetí, poslední, dochází k atomizaci. Místo grafitu může být použi kov s vysokým bodem tání, například wolfram.

Speciálním případem je generování plynných hydridů a jejich dávkování do plamene. Tento postup vede ke zvýšení citlivosti analýzy, má však řadu omezení - je použitelný pouze v omezené skupině prvků jako arsen, selen, antimon, cín nebo bismut a současně nesmí analyzovaný roztok obsahovat významné koncentrace těžkých kovů.