Спектральные методы анализа

ТЕМА 4 спектральные методы анализа

Среди многообразных физических методов, используемых для исследова­ния строения вещества и определения его массовой доли в исследуемых объек­тах, большое применение находят спектральные или спектроскопические ме­тоды (фотоэлектроколориметрия, УФ, ИК-спектроскопия, атомно-абсорбционная спектрофотометрия, рентгено-флуоресцентная спектроскопия). Эти методы основаны на проведении измерений в определенных областях электромагнитного спектра.

Спектром называют упорядоченное по длине волны электро­магнитное излучение. При возбуждении вещества определенной энергией в нем происходят изменения: возбуждение валентных или внутренних электро­нов, вращение или колебание молекул. Эти изменения сопровождаются появ­лением линий или полос в спектре.

При взаимодействии вещества с электромагнитным излучением происхо­дит изменение энергии молекул, которое определяется соотношением Бора.

АЕ = Е_к - Е_н = р* v

где АЕ - изменение энергии системы;

Е_к и Е_н - энергия системы в конечном и начальном состояниях;

h - постоянная Планка;

v - частота излучения.

Рекомендуемые материалы

Если энергия конечного состояния выше энергии начального состояния (Е_к > Е_н), мы имеем дело со спектрами поглощения. Если Е_к < Е_н, происходит излучение энергии, то есть мы имеем дело со спектрами излучения - эмисси­онными спектрами.

Электромагнитное излучение может быть охарактеризовано либо волно­выми, либо энергетическими параметрами. Волновой параметр может быть вы­ражен длиной волны X (в А, нм, ммк, мк, см, м) или частотой колебания, v сек"¹, которые связаны между собой уравнением:

с

V    =

Л

где С- скорость света.

Часто употребляется волновое число (называемое также частотой), изме­ряемое в обратных сантиметрах см"¹.

Энергия переходов между двумя энергетическими уровнями может быть измерена в электроновольтах (эв) или калориях (кал).

Характерные области электромагнитного спектра.

Электромагнитный спектр простирается от у-лучей с длиной волны 10"¹⁰ см до радиоволн с длиной волны порядка >10⁵ см; таким образом, длины волн из­меняются по электромагнитному спектру на 15 порядков. Энергия по спектру также отличается от 10⁷ эв и более для жестких лучей до 10"⁸ эв для радиоволн.

Энергия порядка сотен тысяч электрон-вольт (длина волны 10"⁸ см) соот­ветствует рентгеновским лучам, при действии которых происходит изменение энергетического состояния внутренних электронов атома, расположенных вблизи ядра. Изучение этого взаимодействия дает возможность определить энергию связи внутренних электронов (область рентгеноспектральных исследо­ваний).

Энергия порядка десятков электрон-вольт (длина волны более 10" см) от­вечает ультрафиолетовой и видимой областям спектра и соответствует изме­нению энергии валентных электронов (область электронной спектроскопии).

Следующая, инфракрасная, область простирается от 10"⁴ до 10"²см. Энер­гия в этой области соответствует энергии переходов между колебательными уровнями атомов в молекулах и составляет доли электрон-вольта (область ко­лебательной спектроскопии).

К инфракрасной области примыкает микроволновая область. Микровол­новое поглощение связано с изменением энергии вращения атомов в молекуле и с колебаниями атомов в кристаллической решетке (область микроволновой спектроскопии).

Далее идет область радиоспектроскопии (область спектроскопии ядерно­го магнитного резонанса, ядерного квадрупольного резонанса и электронного парамагнитного резонанса).

Для наблюдения спектров поглощения при любых длинах волн необходи­мы следующие основные элементы:

1) источник света (излучения);

2) кювета с образцом,

3) приспособление, позволяющее выделять монохроматическое излучение;

4) приемник, с помощью которого измеряется интенсивность излучения, про­шедшего через образец;

5) регистрирующее устройство.

Область электромагнитного спектра, которая изучается при помощи спектральных приборов, основанных на оптическом методе разложения излучения, называется областью оптических спектров.

Оптические спектры простираются от далекой инфракрасной области, гра­ничащей с микроволновой областью, до рентгеновских лучей

В зависимости от используемых оптических материалов весь диапазон электронных спектров делится на четыре области.

1. Область 5,0- 120,0 нм (область Лаймана). Исследуется при помощи ди­фракционных решеток, поскольку для нее не существует прозрачного материа­ла. Эта область не имеет практического значения для исследования органиче­ских соединений.

2. Область 120,0-185,0 нм (область Шумана). Для этой области использу­ется флуоритовая оптика, источником излучения служат разрядные трубки высокого напряжения, наполненные водородом или гелием. Приемником излуче­ния являются специальные фотопластинки. Для измерения спектров поглоще­ния в области Шумана необходима вакуумная техника или работа в атмосфере азота (до 1450 А° азот прозрачен). Область Шумана в настоящее время имеет ограниченное применение для исследования органических соединений.

3. Область 185,0 — 400,0 нм - средняя ультрафиолетовая область. Матери­ал оптики - кварц, источник излучения - водородная лампа, приемник излучения - фотоэлементы. Широко используется при изучении строения и свойств орга­нических соединений.

4. Область 400,0-800,0 нм - видимая область, широко используется при исследовании неорганических и органических соединений. В качестве материа­ла оптики используется стекло (кварц также прозрачен в этой области, но имеет меньшую дисперсию). В качестве источника излучения применяется вольфрамовая лампа, приемником излучения служит фотоэлемент.

5. Инфракрасная область спектра также подразделяется на несколько диа­пазонов согласно применяемым оптическим материалам.

1) Область 800,0 - 2000 нм - ближняя инфракрасная область. Материалом оптики могут служить стекло и кварц, источником излучения -лампа накалива­ния и тепловые источники, приемниками - фотосопротивления, термоэлементы и болометры.

2) Область 2000 - 40000 нм - фундаментальная инфракрасная область. Используется солевая оптика - ЫР (до 6 мк), СаГ₂ (до 9 мк), NаС^ (до 15 мк), КВг (до 27 мк), С? I (до 40 мк). Источником излучения служит силитоеый стержень, приемником излучения- термоэлементы, болометры, оптико-акустические приемники. Имеет чрезвычайно большое практическое значение при исследовании органических соединений.

6. Для аналитических целей чаще используют ультрафиолетовую, види­мую и ближнюю инфракрасную части спектра. Ультрафиолетовая область спектра условно разделяется на вакуумную (10- 185 нм), дальнюю (185- 230 нм) и ближнюю (230- 400 нм). Видимая часть спектра (400- 750 нм), в отличие от других областей, воспринимается глазом человека в виде семи основных цве­тов:

фиолетового (390- 420 нм),

синего (424- 455 нм),

голубого (455- 494 нм),

зеленого (494- 565 нм),

желтого (565- 595 нм),

оранжевого (595- 640 нм),

красного (640- 723 нм) и их оттенков.

За видимой красной частью спектра расположена инфракрасная область спектра, которая подразделяется на ближнюю (0,75- 25 мкм) и дальнюю (>25 мкм).

Для оптических спектров имеются общие законы поглощения излуче­ния, дающие соотношение между величиной поглощения и количеством поглощающего вещества.

Первый из них, обычно приписываемый Ламберту, сформулирован Бугером в 1829 г. Этот закон выражает зависимость между поглощатель-ной способностью и толщиной слоя вещества.

Поток параллельных лучей монохроматического света при прохождении через гомогенную поглощающую среду ослабляется по экспоненциальному за­кону.

l=l_o * у ^-kd ,

где 1₀- интенсивность падающего монохроматического излучения;

I - интенсивность прошедшего монохроматического излучения;

d- толщина поглощающего слоя;

k-коэффициент поглощения, является индивидуальной характеристикой вещества для каждой длины волны.

Обычно пользуются логарифмической формой записи закона Бугера-Ламберта

D= lgI_o/I =k_id,

из которого следует, что поглощающая способность вещества В (опти­ческая плотность) пропорциональна толщине поглощающего слоя и. Закону Бугера подчиняются все вещества.

Второй закон, сформулированный Бером в 1862 г, выражает связь ме­жду поглощающей способностью и концентрацией поглощающего вещест­ва в растворе: поток параллельных лучей монохроматического излучения при прохождении через раствор поглощающего вещества концентрации С ослабляется по закону: l=l_o * у ^-kcd ,

или, в логарифмической форме

D= lgI_o/I =k₂cd,

где k₁ и k₂ - коэффициенты поглощения, характеризующие вещество.

В отличие от закона Бугера-Ламберта закон Бера не универсален. От­клонения от закона Бера связаны с межмолекулярными вза­имодействиями в растворах.

Для инфракрасной области спектра отклонения от закона Бера встречаются чаще. Это вызвано тем, что при измерении спектров поглощения вещества в инфракрасной области используется концентрированные растворы, межмоле­кулярные взаимодействия в которых достаточно сильны.

При подчинении раствора основному закону светопоглощения наблюдает­ся прямо пропорциональная зависимость В от с при постоянной толщине по­глощающего слоя с1. Если концентрация вещества выражена в молях на литр и толщина слоя в сантиметрах коэффициент к.2 называется молярным коэффици­ентом поглощения е или экстинкцией, и тогда закон Бера записывается в ви­де

В= эпсилон* с*в

Молярный коэффициент поглощения является основной харак­теристикой поглощения света системой при данной длине волны и зависит от природы вещества, от температуры и не зависит от концентрации и толщины слоя раствора, т.е. при определенной длине волны и температуре молярный коэффициент поглощения представляет собой постоянную для данного соединения величину и является его индивидуальной характери­стикой.

Молярный коэффициент поглощения (е) данного вещества ха­рактеризует предел его обнаружения фотометрическим методом. Если для ориентировочных расчетов принять, что ё=1 см, 8=10⁴ (такого порядка 8 свойст­венен многим окрашенным соединениям), Омин^О! (минимальная оптическая плотность, которая может быть измерена с помощью оптических приборов), то из формулы можно рассчитать предел его обнаружения фотометрическим ме­тодом:

С_мин=0,01/10⁴ х 1 =10-⁶моль/л

Общая характеристика приборов для анализа по электронным спектрам

Для проведения анализов на основе использования электронных спектров атомов и молекул имеется два метода: колориметрический и абсорбционный.

Наиболее широкое распространение получил метод фотоэлектроколо-риметрии, что обусловлено его простотой и доступностью аппаратуры. Одна­ко постепенно колориметрический метод вытесняется более точными абсорб­ционными методами анализа, такими как спектрофотометрия, атомная абсорб­ция, атомно-эмиссионный анализ с использованием аргоновой плазмы и др.).

Фотоэлектроколориметрия - анализ, основанный на измерении поглоще­ния не строго монохроматического излучения видимой области спектра. В не­которых случаях колориметрический анализ можно вести не только в мак­симуме поглощения, но и едали от него в области значительного относи­тельного пропускания вещества. Измерения проводят с помощью фотоэлек-троколориметров.

Излучения видимой области спектра поглощают только окрашенные со­единения. Поэтому метод фотоэлектроколориметрии применяют для ана­лиза окрашенных растворов. Если исследуемое вещество не окрашено, его можно анализировать фотоэлектроколориметрически, предварительно переведя его в окрашенное соединение путем проведения химической реакции с опреде­ленными реагентами (так называемой фотометрической аналитической ре­акций}.

Фотометрический метод широко применяют для анализа различных объек­тов окружающей среды на содержание органических и неорганических токси-кантов: ПАВ, летучих с паром фенолов, тяжелых металлов, нитратов, фосфатов, аммонийного азота и т.д.

Модификации фотометрического метода - нефелометрический и турби-диметрический методы анализа - используются для определения сульфатов и других соединений, образующих достаточно устойчивые взвеси.

Фотометрический метод имеет достаточно низкий предел обнаружения (10" — 10" М), высокую точность. Точность фотометрических методов в зави­симости от индивидуальных особенностей фотометрической реакции и приме­няемой аппаратуры колеблется. Обычно относительная ошибка определения этими методами составляет примерно 1-2%.

Выбор условий для фотометрического определения Выбор длины волны светового потока

Для измерения светопоглощения исследуемого раствора обычно выбира­ют длину волны светового потока, соответствующую максимуму полосы по­глощения, для чего измеряют оптическую плотность раствора при разных дли­нах волн и строят график зависимости В^Г (А,) - спектр поглощения. Работа в области максимума поглощения обеспечивает наибольшую чувствительность и точность определения.

Оптимальный диапазон измерения оптической плотности

Фотометрические приборы имеют определенную погрешность измерения оптической плотности (светопропускания), что приводит к погрешности АС определения концентрации С исследуемого компонента в растворе. Минималь­ная относительная погрешность АС/С получается, когда оптическая плотность исследуемого раствора находится в интервале 0,2 - 0,8.

Толщина поглощающего слоя

В соответствии с уравнением Бугера-Ламберта-Бера увеличение толщины поглощающего слоя ё позволяет понизить предел обнаружения исследуемого вещества при прочих равных условиях. Однако при толщине поглощающего слоя больше 5 см возрастают потери на рассеивание света. Поэтому для фото-метрирования растворов обычно используют кюветы с толщиной поглощающе­го слоя 1-5 см.

Условия проведения фотометрической реакции

В результате проведения фотометрической реакции исследуемый компо­нент переводят в окрашенное соединение. Количество образовавшегося окра­шенного соединения эквивалентно количеству исследуемого вещества. Поэто­му количество исследуемого вещества определяют путем измерения светопо­глощения полученного окрашенного соединения. Условия проведения фото­метрической реакции должны обеспечивать полноту образования и устойчи­вость получающегося окрашенного соединения.

На образование окрашенного соединения существенное влияние оказы­вает рН. Для выбора оптимального значения рН необходимо изучить влияние кислотности раствора на интенсивность его окраски при постоянных концен­трациях исследуемого вещества и реагента. Значение рН выбирают таким обра-

зом, чтобы достигалось по возможности максимальное светопоглощение. При этом наиболее благоприятными условиями для фотометрического определения являются такие, когда небольшие изменения рН практически не влияют на све­топоглощение. Постоянное значение рН в фотометрируемом растворе поддер­живают при помощи буферных растворов или добавляя определенное количе­ство кислоты или основания.

Реагент добавляется к исследуемому веществу в количестве, до­статочном для обеспечения полного перевода определяемого компонента в окрашенное соединение. Оптимальной концентрацией реагента является та­кая, выше которой дальнейшее добавление реагента не увеличивает выхода со­единения на верхней границе диапазона определяемых содержаний исследуе­мого компонента.

Интенсивность окраски может изменяться во времени, поэтому надо исследовать зависимость В=Г(т), на основании которой установить оптимальное время для проведения фотометрической реакции.

Определение вещества в растворе с помощью граду ировочного графика

Количественное определение вещества по светопоглощению в соответст­вии с законом Ламберта - Бугера - Бера чаще всего проводится методом гра-дуировочного графика. Метод градуировочного графика является наиболее распространенным и точным методом фотометрических измерений. Градуиро-вочный график выражает графическую зависимость В=Г(С) и представляет со­бой прямую линию, проходящую через начало координат. Для его построения готовят серию стандартных растворов определяемого вещества различной кон­центрации. Стандартные растворы готовят из химически чистых веществ (ГСО) с использованием дистиллированной или 5 и дистиллированной воды. При вы­бранной длине волны и толщине слоя раствора измеряют оптические плотности стандартных растворов и строят график зависимости оптической плотности от концентрации. Измерив затем оптическую плотность исследуемого раствора, по градуировочному графику находят его концентрацию.

Абсорбционные методы анализа по электронным спектрам

В отличие от фотоэлектроколориметрии абсорбционный анализ основан на измерении поглощения монохроматического излучения ультрафиолетовой и видимой областей спектра.

Основными приборами, применяемыми для абсорбционного анализа, яв­ляются спектрофотометры - приборы для измерения спектров поглощения веществ в широком диапазоне длин волн. Спектрофотометры используются как для определения качественного состава вещества по характеру его спектра, так и для количественного химического анализа.

Спектрофотометрические приборы для видимой и ультрафиолетовой областей делятся на две категории: одно лучевые и двулучевые. Как уже упоминалось, (см. рис. 1) прибор любой категории состоит из нескольких узлов. Эти узлы у

приборов разных систем имеют одно и то же назначение, но различаются по конструкции. Такими общими узлами для спектрофотометров являются:

1) источник излучения;

2) оптическая система осветителя;

3) кюветы для анализируемых веществ;

4) монохроматор или светофильтр;

5) приемник излучения;

6) измерительный прибор или регистрирующая система.

Основным отличием однолучевой системы от двулучевой является конст­рукция осветительной системы. В двулучевых приборах оптическая система осветителя, первоначально делит излучение источника на два идентичных све­товых потока, а затем сводит их вместе после прохождения через поглощающее вещество.

Достоинством двулучевых приборов заключается в том, что они обеспечи­вают значительно лучшую воспроизводимость измерений, чем одно лучевые. С другой стороны, однолучевые приборы, не обладая достаточной стабильно­стью, обеспечивают большую чувствительность анализа.

Однолучевой прибор

Схема широко распространенного фотометрического однолучевого прибо­ра приведена на рис.5. Перед началом измерения прибор настраивают на элек­трический нуль и устанавливают светофильтр. В кювету 4 наливают раствор сравнения, в кювету 5 - исследуемый раствор. На пути светового потока поме­щают раствор сравнения и настраивают прибор на 100%-ное пропускание (А=0) с помощью вспомогательной диафрагмы, которая позволяет изменять площадь сечения светового потока. Затем в световой пучок вводят кювету 5 с исследуе­мым раствором. При этом световой поток, прошедший через кювету с по­глощающим веществом, уменьшается пропорционально его концентрации в со­ответствии с законом Бугера-Ламберта-Бера. Стрелка прибора остановится на отметке, соответствующей оптической плотности (светопропускания) иссле­дуемого раствора.

Обязательным условием при работе с однолучевыми приборами является постоянство светового потока от источника света при измерении светопропус­кания раствора сравнения и исследуемого раствора.

Двухлучевой прибор

Схема двухлучевого фотометрического прибора приведена на рис 6. перед началом измерения прибор настраивают на «электрический нуль» и устанавли­вают светофильтр. Световой пучок от источника света 1, пройдя через свето­фильтр 2, попадает на призму 3, которая делит пучок на два: левый и правый., световые пучки проходят через кюветы, щелевые диафрагмы 7 и 7 и попадают на фотоэлементы 8,8'.

В правый световой пучок можно включать последовательно кюветы 5 или 6. Раздвижная щелевая диафрагма 7, расположенная на пути правого пучка све-

та, при вращении связанного с ней барабана, меняет свою площадь и тем самым меняет интенсивность светового потока, падающего на правый фотоэлемент. Раздвижная диаграмма 7, расположенная на пути левого пучка, служит для ос­лабления интенсивности светового потока, падающего на левый фотоэлемент. Правый световой пучок является измерительным, левый — компенсационным. В приборе используют компенсационную схему включения левого и правого фотоэлементов. При равенстве фототоков стрелка нуль-индикатора устанавли­вается на нуле.

В левый световой пучок помещают кювету 5 с раствором сравнения, в правый световой пучок — кювету 6 с исследуемым раствором. Правая раздвиж­ная диафрагма при этом полностью открыта, что соответствует полному (100%-ному) световому потоку. Вследствие поглощения света исследуемым раствором на правый фотоэлемент падает световой поток меньшей интенсивности, чем на левый, и стрелка нуль-индикатора отклонится.

Вращая барабан левой раздвижной диафрагмы, уравнивают интенсивности обоих световых потоков и в момент компенсации стрелка нуль-индикатора ус­танавливается на нуль. Затем в правый световой поток вводят кювету с раство­ром сравнения 5. При этом фотометрическое равновесие вновь нарушается, так как увеличивается световой поток, падающий на правый фотоэлемент 8. Вра­щая правый барабан, уменьшают ширину щели диафрагмы 7, добиваясь равен­ства левого и правого световых потоков (стрелка нуль-индикаторов должна снова показывать нуль). По шкале правого барабана находят оптическую плот­ность исследуемого раствора.

В современных аналитических приборах примитивные компенсационные схемы заменены на совершенные быстродействующие системы, позволяющие очень точно и правильно определить разницу между значениями оптической плотности рабочего раствора и раствора сравнения. Однако в лабораторной практике еще находят применение довольно старые приборы с компенсацион­ными схемами включения фотоэлементов, такие, как колориметр фотоэлектри­ческий концентрационный КФК-2, спектрофотометр СФ-26 и др.

В результате избирательного поглощения одной или нескольких длин волн из сплошного излучения видимого участка спектра спектрофотометрическая система приобретает определенный цвет. Нужные диапазоны длин волн в фо­тометрии выделяют светофильтрами, при этом создается немонохроматическое излучение. В отличие от фотоколориметрического метода, метод, основанный на работе с высокомонохроматизированными электромагнитными излучения­ми, называется спектрофотометрическим. Несмотря на то, что спектрофотомет-рический и колориметрический методы анализа основаны на одном общем за­коне поглощения электромагнитных излучений, спектрофотометрический ме­тод имеет важные преимущества по сравнению с колориметрическим: большая точность, чувствительность, избирательность, возможность исследовать про­цессы комплексообразования, диссоциации органических веществ в растворах и др.

Атомная спектрометрия

Среди методов атомной спектрометрии наиболее прост в аппаратурном оформлении атомно-эмиссионный метод. Атомы возбуждаются термическим способом (пламя, дуга, искра, плазменные источники). По прошествии около 10"⁷ секунд возбужденный электрон возвращается в основное состояние, испус­кая свет с частотой v (согласно выражению Е_к - Е„ = ьу).

Интенсивность света, излучаемого при электронном переходе с возбуж­денного уровня т на основной уровень, выражается формулой:

Im = ВNoexp(-Е_m/kТ),

где В - константа;

N₀ - число невозбужденных атомов, пропорциональное их концентра­ции;

Е_m - энергия возбужденного уровня; К — постоянная Больцмана;

Т - абсолютная температура.

Повышение температуры приводит к экспоненциальному увеличению интенсивности излучения. Использование метода для аналитических целей тре­бует поддержания сравнительно постоянной температуры источника, что на практике реализовать трудно. Поэтому методы атомно-эмиссионной спектро­скопии (пламенная фотометрия, эмиссионный спектральный анализ) редко да­ют результаты с относительным стандартным отклонением менее 5%.

Атомно-абсорбционная спектрофотометрия

Атомно-абсорбционный анализ утвердился как один из наиболее эффек­тивных современных аналитических методов, отличающийся высокой избира­тельностью, чувствительностью и быстротой исполнения. За период с момента внедрения метода (середина прошлого века) до 1970 года человечество получи­ло более 250 миллионов долларов прибыли от использования атомно-абсорбционного анализа - за счет ускорения аналитических определений, уменьшения затрат труда и расхода реактивов при подготовке проб.

В процессе абсорбции электрон переходит с основного энергетического уровня на более высокий в результате фотонного возбуждения, то есть в ре­зультате облучения светом с определенной частотой. При этом интенсивность возбуждающего света данной частоты понижается.

Так же как и в молекулярной абсорбционной спектроскопии, в атомно-абсорбционной спектроскопии действует закон Ламберта-Бугера-Бера:

А = lg (1₀/1) = kdС,

где А - величина, характеризующая поглощение света (оптическая плот­ность, абсорбция); 1₀ - начальная интенсивность возбуждающего излучения;

I - интенсивность проходящего света;

]<; - коэффициент поглощения;

с1 - толщина поглощающего слоя;

С - концентрация определяемого элемента.

Из формулы следует, что зависимость между светопоглощением и кон­центрацией линейна, причем температура атомизатора — важного элемента прибора, где происходит атомизация, то есть возбуждение атомов и переход их с одного энергетического уровня на другой, на поглощение не влияет. Коэф­фициент поглощения 1с пропорционален вероятности данного перехода. Обыч­но наиболее высокие значения ]<; соответствуют переходу электрона с основного на наиболее близкий к нему уровень, в результате чего в спектре возникает так называемая резонансная линия.

Коэффициент к. является в сущности молярным коэффициентом погло­щения атомно-абсорбционного метода. Если С выразить в г-атомах/л, то почти для всех элементов ]<: = 10⁷ -10⁹. Сравнение с фотометрическим методом, где максимальное значение молярного коэффициента поглощения составляет око­ло 10⁵, показывает, что чувствительность атомно-абсорбционного метода зна­чительно выше.

Для атомизации пробы, то есть для превращения ее в атомные пары, не­обходима высокая температура — около 2000-3 000°С. В этом температурном интервале более 90% атомов находятся в невозбужденном состоянии и окру­жающие их атомы и молекулы не могут его изменить, и, следовательно, не мо­гут повлиять на величину атомного поглощения. Этот факт, наряду с малым количеством линий поглощения, обусловливает высокую избирательность атомно-абсорбционного метода.

"5 Дипломатическая служба в системе гос.службы РФ" - тут тоже много полезного для Вас.

Известные методы монохроматизации света (призма, дифракционная ре­шетка, интерференционные фильтры) не обеспечивают необходимой узкопо-лосности (ширина полосы испускания должна быть меньше 0,005 нм). Поэтому в атомно-абсорбционном анализе используются источники, излучающие узкие полосы спектра. К таким источникам относятся газоразрядные лампы - лампы с полым катодом, высокочатотные безэлектродные лампы.

Кюветой атомно-абсорбционного спектрофотометра служит атомизатор -устройство, предназначенное для перевода пробы в атомные пары с возможно большей эффективностью. Атомизатором является пламя, образующееся при сгорании какого-либо горючего газа, чаще ацетилена, в воздухе, или графито­вая кювета — электротермический атомизатор.

Осветительная система атомно-абсорбционного спектрометра фокусирует свет источника (лампы с полым катодом) на входную щель монохроматора. Монохроматор выделяет узкий участок спектра. Свет после монохроматора по­падает в детектор (фотоумножитель), преобразующий световую энергию в электрический сигнал. Сигнал детектора после усиления и логарифмирования преобразуется в цифровую форму, что повышает правильность и воспроизво­димость отсчета и обеспечивает лучшую защиту схемы от внешних шумов.

Атомно-абсорбционная спектрофотометрия холодного

Практически важным примером использования метода атомной абсорб­ции для анализа различных объектов служит определение ртути. Уникальной особенностью этого элемента является чрезвычайно высокая упругость паров. Благодаря этому пары ртути при комнатной температуре находятся в атомар­ном состоянии, что позволило разработать простой и очень чувствительный ме­тод ее определения.

Анализируемую пробу после предварительной пробоподготовки поме­щают в реакционный сосуд ртутного анализатора. Туда же добавляют сильный восстановитель (двухлористое олово), восстанавливающий двухвалентную ртуть в элементное состояние. Через реакционный сосуд насосом прокачивают воздух, который выносит ртутные пары в проточную кварцевую кювету с квар­цевыми окнами. Луч от источника излучения - ртутной лампы с полым като­дом, проходит через центральную часть кварцевой кюветы. Атомы ртути, нахо­дящиеся в кювете, поглощают (абсорбируют) часть излучения, что регистриру­ется детектирующей и просчитывающей частью прибора.