Metody spektroskopowe
Katedra Chemii Analitycznej
Metody spektroskopowe: Absorpcyjna Spektrometria Atomowa Fotometria Płomieniowa
Gdańsk, 2010
Opracowała: mgr inż. Monika Kosikowska
1
Metody spektroskopowe
1. Wprowadzenie Spektroskopia to dziedzina nauki, która obejmuje metody badania materii przy użyciu promieniowania elektromagnetycznego. Jeden z podziałów spektroskopii jest następujący: spektroskopia absorpcyjna spektroskopia emisyjna Przykładem pierwszej jest absorpcyjna spektroskopia atomowa (AAS) natomiast drugiej fotometria płomieniowa. Miarą intensywności zjawiska absorpcji promieniowania elektromagnetycznego przez wolne atomy jest absorbancja (A) określana jako:
A = log I0/I gdzie: I0 – natężenie wiązki promieniowania padającego, I – natężenie wiązki promieniowania po przejściu przez ośrodek zawierający wolne, oznaczane atomy (niezaabsorbowanego przez atomy). Podstawą analizy ilościowej metodami absorpcyjnymi jest proporcjonalność absorbancji do ilości absorbujących atomów. Zależność tę opisuje prawo Lamberta – Beera Prawo to mówi, iż dla równoległej ściśle monochromatycznej wiązki promieniowania
elektromagnetycznego,
rozpuszczalnika,
kiedy
brak
jest
w
przypadku
jakichkolwiek
nieabsorbującego
oddziaływań
między
cząsteczkami substancji absorbującej czy też między cząsteczkami tej substancji i rozpuszczalnika: absorbancja A jest proporcjonalna do stężenia roztworu c i grubości warstwy absorbującej b.
A log
I0 abc bcm I
Opracowała: mgr inż. Monika Kosikowska
2
Metody spektroskopowe
Prawo
addytywności
absorbancji
dotyczy
roztworów
i
mieszanin
wieloskładnikowych. Wyraża ono absorbancję całkowitą środowiska, A, jako sumę niezależnych absorbancji poszczególnych składników (A , A , .....A ) 1
2
n
n
A A1 A2 .... An Ai i 1
2. Absorpcyjna spektroskopia atomowa Metoda
wykorzystująca
zjawisko
absorpcji
charakterystycznego
promieniowania elektromagnetycznego przez wolne atomy znajdujące się w stanie podstawowym. Zewnętrzne źródło promieniowania
Atomizer
Monochromator
Detektor
Gaz palny
Gaz nośny
Rozpylacz
Próbka
Zewnętrzne źródło promieniowania lampy emitujące promieniowanie ciągłe (deuterowa, wolframowa, wodorowa) lampy z katoda wnękową jedno i wielopierwiastkowe lampy bezelektrodowe Opracowała: mgr inż. Monika Kosikowska
3
Metody spektroskopowe
lampy wyładowcze Atomizer atomizery płomieniowe atomizery bezpłomieniowe piece z kuwetą grafitową piece kwarcowe, łódki tantalowe technika wodorkowa technika zimnych par (dla rtęci) laser plazma Monochromator – służy do wyodrębnienia wybranego pasma o odpowiedniej długości fali z wiązki promieniowania emitowanego przez lampę i atomizer. Detektor -
urządzenie (zwykle fotopowielacz) służące do zamiany energii
elektromagnetycznej
(promieniowania)
na
energię
elektryczną
(prąd)
proporcjonalną do intensywności promieniowania. 3. Fotometria płomieniowa Wykorzystuje się zjawisko emisji linii widmowych przez wzbudzone w płomieniu palnika atomy.
Opracowała: mgr inż. Monika Kosikowska
4
Metody spektroskopowe
Palnik
Monochromator
Detektor
Gaz palny
Gaz nośny
Rozpylacz
Próbka
4. Analiza ilościowa Metoda krzywej wzorcowej Metoda roztworów ograniczających Metoda dodatku wzorca 5. Cel ćwiczenia Oznaczanie zawartości sodu, potasu i magnezu w próbkach metodą fotometrii płomieniowej (Na, K) i absorpcyjnej spektroskopii atomowej (Mg). 6. Przebieg ćwiczenia Grupa laboratoryjna zostanie podzielona na 3 podgrupy, z których każda wykonuje roztwory kalibracyjne dla jednego pierwiastka. Ponadto każda podgrupa wykonuje sprawozdanie. Grupa 1: Przygotować roztwory wzorcowe dla „Na” o stężeniach 5, 10,15, 20, 25 ppm mając do dyspozycji roztwór wyjściowy o stężeniu 250ppm oraz kolbki o pojemności 100cm3. Opracowała: mgr inż. Monika Kosikowska
5
Metody spektroskopowe
Grupa 2: Przygotować roztwory wzorcowe dla „K” o stężeniach 2, 4, 6, 8, 10ppm mając do dyspozycji roztwór wyjściowy o stężeniu 250ppm oraz kolbki o pojemności 100cm3. Grupa 3: Przygotować roztwory wzorcowe dla „Mg” o stężeniach 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0ppm mając do dyspozycji roztwór wyjściowy o stężeniu 10ppm oraz kolbki o pojemności 100cm3. A następnie wszystkie grupy: Przeprowadzić pomiary dla roztworów wzorcowych. Przeprowadzić pomiary zawartości Na, K, Mg w próbce. 7. Sprawozdanie Każda z podgrup musi wykonuje sprawozdanie na podanym druku sprawozdania i oddaje w przeciągu tygodnia do prowadzącego ćwiczenie. W przypadku zwrotu – należy odebrać sprawozdanie i poprawić je także w przeciągu tygodnia od dnia odebrania zwrotu.
Opracowała: mgr inż. Monika Kosikowska
6