Раскрыть сущность метода атомно-абсорбционной спектроскопии, отличие его от метода пламенной эмиссионной спектроскопии.

		Химия
		Решение задачи
		18 февраля 2021
		Выполнен, номер заказа №16722
		Прошла проверку преподавателем МГУ
		245 руб.

Раскрыть сущность метода атомно-абсорбционной спектроскопии, отличие его от метода пламенной эмиссионной спектроскопии.

Ответ:

Атомно-абсорбционная спектрометрия – метод количественного элементного анализа, основанный на измерении поглощения (абсорбции) невозбужденными атомами определяемого элемента, находящимися в состоянии атомного пара, характеристического излучения определяемого элемента. В отличие от метода атомно-абсорбционной спектроскопии метод пламенной эмиссионной спектрометрии основан на получении спектров эмиссии атомов анализируемого вещества, возбужденных нагреванием вещества в пламени. В атомно-абсорбционной спектроскопии пламя выполняет ту же роль, что и в пламенной эмиссионной спектроскопии, с той лишь разницей, что в последнем случае пламя является также и средством для возбуждения атомов. В ходе атомно-абсорбционного анализа часть анализируемого образца переводится в состояние атомного пара. Сквозь этот пар пропускают излучение, характеристическое для определяемого элемента. Свободные невозбужденные атомы, находящиеся в атомном паре, поглощают часть квантов света пропускаемого излучения, переходя при этом в возбужденное состояние. Этим переходам в атомных спектрах соответствуют резонансные линии, характерные для данного элемента. Причем, чем больше концентрация атомов определяемого элемента в атомном паре, тем больше интенсивность поглощения. Измеряя интенсивность поглощения, можно определить содержание определяемого элемента в анализируемом образце. Отличие возбужденных атомов от невозбужденных заключается в том, что в невозбужденных атомах электроны находятся на орбиталях с минимальной энергией. При поглощении кванта света происходит переход электронов на более высокоэнергетичные орбитали (возбужденное состояние атома). Такой переход характеризуется перестройкой электронной конфигурацией атома, которая заключается в том, что один из электронов с более низкого по энергии подуровня переходит на другой, энергия которого выше. Например, атом алюминия в основном состоянии имеет электронную конфигурацию а в возбужденном состоянии: (т.е. один электрон с 3s-подуровня перешел на 3р-подуровень). Приборы для атомно-абсорбционного анализа называются атомно-абсорбционными спектрофотометрами. Принципиальная схема прибора приведена на рисунке 3.  В качестве источников электромагнитного излучения в методе могут использоваться: – лампа с полым катодом; – безэлектродная газоразрядная лампа; – лампы с непрерывным спектром излучения; – лазеры с перестраиваемой длиной волны. Для получения атомного пара в методе атомно-абсорбционной спектрометрии используют пламена или электротермические атомизаторы. Пламя получают при помощи химической реакции между горючим газом и газом-окислителем. В качестве горючих газов чаще всего используют метан, пропан и ацетилен, а в качестве газов-окислителей – воздух, кислород, монооксид диазота В результате экзотермической реакции между этими веществами выделяется большое количество энергии в виде теплоты сгорания. Пламена обычно горят при атмосферном давлении. Жидкая анализируемая проба через капилляр подается в распылитель, где распыляется и полученный аэрозоль в смеси с горючим газом подается в пламя горелки. Для подачи в пламя необходимо поддерживать постоянный расход пробы, что достигается постоянством расхода окислителя. Интенсивность пламени регулируют расходом горючего. Обычно используют щелевые горелки, дающие ламинарное пламя продольной длиной 5-10 см. Наиболее часто применяют горючую смесь ацетиленвоздух, имеющую температуру до 2500˚С, что позволяет определить большинство элементов. В пламени происходит испарение составных частей пробы, их диссоциация на свободные атомы, возбуждение атомов под действием внешнего излучения и побочный процесс ионизации атомов. Излучение от источника фокусируется и пропускается через пламя горелки. Прошедшее через пламя горелки излучение с помощью системы зеркал направляется в монохроматор, где из него выделяется узкая резонансная линия определяемого элемента. Интенсивность линии измеряется фотоэлектронным умножителем. Интенсивность линии от источника света, прошедшей через поглощающий слой атомов элемента в пламени, измеряют для определения содержания элемента в пробе. Таким образом, аналитическим сигналом в методе атомно-абсорбционной спектрометрии служит интенсивность поглощения, т. е. уменьшение интенсивности излучения. Зависимость интенсивности светового потока, прошедшего через атомный пар от концентрации поглощающих частиц пробы с выражается законом Бугера-Ламберта-Бера: или, вводя, величину А, которая называется оптической плотностью:  интенсивность падающего излучения; коэффициент поглощения при длине волны l - длина оптического пути. При контролируемых условиях атомизации концентрация поглощающих частиц в атомизаторе прямо пропорциональна концентрации определяемого элемента в анализируемом растворе, поэтому градуировочную кривую в методе атомно-абсорбционной спектрометрии можно строить непосредственно в координатах интенсивность поглощения – концентрация градуировочных растворов. Абсорбцией света называется явление потери энергии световой волной, проходящей через вещество, вследствие преобразования энергии волны в другие формы (внутреннюю энергию вещества и в энергию вторичного излучения других направлений и спектрального состава). В широком смысле отличие абсорбции от адсорбции заключается в том, что в случае абсорбции поглощение осуществляется всем объемом абсорбента, в то время как адсорбция – поглощение только поверхностью адсорбента). Адсорбция – это процесс, происходящий на границе раздела. Он затрагивает только поверхностные слои взаимодействующих фаз, и не распространяется на глубинные слои. Абсорбция, в отличии от адсорбции, это процесс, захватывающий не только поверхность раздела фаз, но распространяющийся на весь объём сорбента. Состояние атома, при котором его электроны находятся на таких энергетических уровнях, что их суммарная энергия является минимальной, называется основным или невозбужденным. Состояния с более высокими значениями энергии называются возбужденными. При возбуждении, т.е. при сообщении атому дополнительной энергии, электроны могут переходить на обладающие большей энергией орбитали. Эти переходы с подуровня на подуровень возможны только в пределах одного внешнего энергетического уровня. Происходящее при этом распаривание электронов приводит к возрастанию у атома числа неспаренных электронов, т.е. к появлению новых валентных возможностей.