SPEKTROSKOPIA SPEKTROMETRIA

Podobne dokumenty
Metody spektroskopowe:

METODY ABSORPCYJNE CHEMIA ANALITYCZNA SPEKTROFOTOMETRIA UV-VIS I I. II prawo absorpcji (prawo Bouguera-Lamberta-Beera, 1852)

Techniki atomowej spektroskopii absorpcyjnej (AAS) i możliwości ich zastosowania do analizy próbek środowiskowych i geologicznych

Atomowa spektrometria absorpcyjna i emisyjna

Techniki analityczne. Podział technik analitycznych. Metody spektroskopowe. Spektroskopia elektronowa

ABSORPCYJNA SPEKTROMETRIA ATOMOWA ( AAS )

OZNACZANIE ŻELAZA METODĄ SPEKTROFOTOMETRII UV/VIS

Nowoczesne metody analizy pierwiastków

PODSTAWY LABORATORIUM PRZEMYSŁOWEGO. ĆWICZENIE 3a

ATOMOWA SPEKTROMETRIA ABSORPCYJNA (ASA)

Ćwiczenie 1. Zagadnienia: spektroskopia absorpcyjna, prawa absorpcji, budowa i działanie. Wstęp. Część teoretyczna.

Efekty interferencyjne w atomowej spektrometrii absorpcyjnej

Metodyki referencyjne

Spektrofotometria ( SPF I, SPF II ) Spektralna analiza emisyjna ( S ) Fotometria Płomieniowa ( FP )

ANALIZA INSTRUMENTALNA

2. Metody, których podstawą są widma atomowe 32

SPEKTROMETRIA ATOMOWA

IR II. 12. Oznaczanie chloroformu w tetrachloroetylenie metodą spektrofotometrii w podczerwieni

SPEKTROSKOPIA ATOMOWA ATOMOWA SPEKTROMETRIA ABSORPCYJNA ATOMOWA SPEKTROMETRIA EMISYJNA FLUORESCENCJA ATOMOWA ATOMOWA SPEKTROMETRIA MAS

Aparatura w absorpcyjnej spektrometrii atomowej

Deuterowa korekcja tła w praktyce

Widmo promieniowania

Spektrometr AAS 9000

SPEKTROFOTOMETRIA UV-Vis. - długość fali [nm, m], - częstość drgań [Hz; 1 Hz = 1 cykl/s]

Fizykochemiczne metody w kryminalistyce. Wykład 7

ELEMENTY ANALIZY INSTRUMENTALNEJ. SPEKTROFOTOMETRII podstawy teoretyczne

PRODUKTY CHEMICZNE Ćwiczenie nr 3 Oznaczanie zawartości oksygenatów w paliwach metodą FTIR

Ćwiczenie 31. Zagadnienia: spektroskopia absorpcyjna, prawa absorpcji, budowa i działanie. Wstęp

Jan Drzymała ANALIZA INSTRUMENTALNA SPEKTROSKOPIA W ŚWIETLE WIDZIALNYM I PODCZERWONYM

Ćwiczenie 30. Zagadnienia: spektroskopia absorpcyjna w zakresie UV-VIS, prawa absorpcji, budowa i. Wstęp

ĆWICZENIE NR 3 POMIARY SPEKTROFOTOMETRYCZNE

SPEKTROSKOPIA CHEMICZNA ANALIZA INSTRUMENTALNA Właściwości falowe promieniowania. Promieniowanie elektromagnetyczne

SPEKTROMETRIA CIEKŁOSCYNTYLACYJNA

Problemy z korygowaniem tła w technice absorpcyjnej spektrometrii atomowej

Spektroskopia molekularna. Spektroskopia w podczerwieni

ZNACZENIE ATOMOWEJ SPEKTROSKOPII ABSORPCYJNEJ W MINERALOGII I GEOCHEMII

Ćw. 5 Absorpcjometria I

Spektroskopowe metody identyfikacji związków organicznych

Promieniowanie rentgenowskie. Podstawowe pojęcia krystalograficzne

ABSORPCYJNA SPEKTROMETRIA ATOMOWA (AAS) - INTERFERENCJE

Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne.

Lekcja 81. Temat: Widma fal.

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 39 ATOM WODORU. PROMIENIOWANIE. WIDMA TEST JEDNOKROTNEGO WYBORU

ZASADY ZALICZENIA PRZEDMIOTU MBS

Ćwiczenie 3 ANALIZA JAKOŚCIOWA PALIW ZA POMOCĄ SPEKTROFOTOMETRII FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy)

Pracownia Fizyczna ćwiczenie PF-10: Badanie widm emisyjnych za pomocą spektroskopu pryzmatycznego

Badanie schematu rozpadu jodu 128 I

Ćwiczenie nr 2 : Badanie licznika proporcjonalnego fotonów X

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW DOTYCHCZASOWYCH GIMNAZJÓW 2017/2018. Eliminacje szkolne

PRACOWNIA CHEMII. Równowaga chemiczna (Fiz2)

Numer sprawy DP/2310/123/11 ZAŁĄCZNIK NR 1 do formularza ofertowego SPECYFIKACJA TECHNICZNA. Wartość wymagana, graniczna TAK/NIE

Niepewność kalibracji

Stałe : h=6, Js h= 4, eVs 1eV= J nie zależy

Chemia Analityczna. Metody spektroskopowe. Autor: prof. dr hab. inż. Marek Biziuk Edycja i korekta: mgr inż. Anna Jastrzębska

SPEKTROSKOPIA METODY BADAŃ SKŁADU CHEMICZNEGO Właściwości falowe promieniowania. Promieniowanie elektromagnetyczne

Spektroskopia molekularna. Ćwiczenie nr 1. Widma absorpcyjne błękitu tymolowego

Badanie schematu rozpadu jodu 128 J

METODYKA POMIARÓW WIDM FLUORESCENCJI (WF) NA MPF-3 (PERKIN-HITACHI)

Monochromatyzacja promieniowania molibdenowej lampy rentgenowskiej

POMIARY SPEKTROFOTOMETRYCZNE

Analiza spektralna widma gwiezdnego

Pomiar energii wiązania deuteronu. Celem ćwiczenia jest wyznaczenie energii wiązania deuteronu

PRACOWNIA CHEMII. Wygaszanie fluorescencji (Fiz4)

Źródła światła w AAS. Seminarium Analityczne MS Spektrum Zakopane Jacek Sowiński MS Spektrum

Podczerwień bliska: cm -1 (0,7-2,5 µm) Podczerwień właściwa: cm -1 (2,5-14,3 µm) Podczerwień daleka: cm -1 (14,3-50 µm)

JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI? JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI?

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 274

Badanie absorpcji promieniowania γ

I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE

Techniki Jądrowe w Diagnostyce i Terapii Medycznej

Absorpcja promieni rentgenowskich 2 godz.

Optyczna spektroskopia oscylacyjna. w badaniach powierzchni

ABSORPCYJNA SPEKTROMETRIA ATOMOWA

SKUTECZNOŚĆ IZOLACJI JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI? JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI?

Materiał obowiązujący do ćwiczeń z analizy instrumentalnej II rok OAM

Spektroskopia charakterystycznych strat energii elektronów EELS (Electron Energy-Loss Spectroscopy)

12. WYBRANE METODY STOSOWANE W ANALIZACH GEOCHEMICZNYCH. Atomowa spektroskopia absorpcyjna

Analiza aktywacyjna składu chemicznego na przykładzie zawartości Mn w stali.

Spektroskopia. Spotkanie pierwsze. Prowadzący: Dr Barbara Gil

LABORATORIUM SPEKTRALNEJ ANALIZY CHEMICZNEJ (L-6)

Politechnika Gdańska, Inżynieria Biomedyczna. Przedmiot: BIOMATERIAŁY. Metody pasywacji powierzchni biomateriałów. Dr inż. Agnieszka Ossowska

Jonizacja plazmą wzbudzaną indukcyjnie (ICP)

Badanie dynamiki rekombinacji ekscytonów w zawiesinach półprzewodnikowych kropek kwantowych PbS

Ćwiczenie 363. Polaryzacja światła sprawdzanie prawa Malusa. Początkowa wartość kąta 0..

Analiza środowiskowa, żywności i leków CHC l

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 274

ET AAS 1 - pierwiastkowa, GW ppb. ICP OES n - pierwiastkowa, GW ppm n - pierwiastkowa, GW <ppb

SPEKTROFOTOMETRYCZNA ANALIZA ZAWARTOŚCI SUBSTANCJI W PRÓBCE

ANALIZA SPECJACYJNA WYKŁAD 7 ANALIZA SPECJACYJNA

OZNACZANIE STĘŻENIA BARWNIKÓW W WODZIE METODĄ UV-VIS

Oddziaływanie cząstek z materią

ABSORPCYJNA SPEKTORFOTOMETRIA CZĄSTECZKOWA

KRYTERIA WYBORU W PLANOWANIU I REALIZACJI ANALIZ CHEMICZNYCH

Źródło typu Thonnemena dostarcza jony: H, D, He, N, O, Ar, Xe, oraz J i Hg.

EKSTRAHOWANIE KWASÓW NUKLEINOWYCH JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI? JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI?

METODY PRZYGOTOWANIA PRÓBEK DO POMIARU STOSUNKÓW IZOTOPOWYCH PIERWIASTKÓW LEKKICH. Spektrometry IRMS akceptują tylko próbki w postaci gazowej!

Synteza nanocząstek Ag i pomiar widma absorpcyjnego

Źródła światła. W lampach płomieniowych i jarzeniowych źródłem promieniowania jest wzbudzony gaz. Widmo lamp jarzeniowych nie jest ciągłe!

ANALIZA SPEKTRALNA I POMIARY SPEKTROFOTOMETRYCZNE. Instrukcja wykonawcza

NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA ANALITYKA W KONTROLI JAKOŚCI PODSTAWOWE INFORMACJE O REAKCJACH JĄDROWYCH - NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA

Transkrypt:

SPEKTROSKOPIA Spektroskopia to dziedzina nauki, która obejmuje metody badania materii przy użyciu promieniowania elektromagnetycznego, które może być w danym układzie wytworzone (emisja) lub może z tym układem oddziaływać (absorpcja). SPEKTROMETRIA Spektrometria zajmuje się rejestracją i pomiarami efektów wytwarzania bądź oddziaływania promieniowania elektromagnetycznego z badaną materią. Za podstawę podziału spektroskopii przyjmuje się następujące trzy kryteria:

forma wymiany energii miedzy promieniowaniem i materią, zwiększenie energii układu w wyniku pochłaniania promieniowania -spektroskopia absorpcyjna oddanie części energii przez układ drogą emisji promieniowania - spektroskopia emisyjna właściwości składników materii, dotyczą istoty badanych przemian zachodzących w składnikach materii, spektroskopię jądrową, spektroskopię atomową, spektroskopię cząsteczkową, podstawę podziału wg. zakresu promieniowania stanowi wielkość fotonu, który jest pochłaniany lub emitowany, a tym samym obszar w którym jest zawarte badane widmo: spektroskopię rentgenowską, spektroskopię optyczną, radiospektroskopię: mikro, krótko i długofalową, PRAWA ABSORPCJI Prawo Lamberta-Beera: Dla równoległej ściśle monochromatycznej wiązki promieniowania elektromagnetycznego, w przypadku nieabsorbującego rozpuszczalnika, kiedy brak jest jakichkolwiek oddziaływań między cząsteczkami substancji absorbujacej czy też między cząsteczkami tej substancji i rozpuszczalnika: absorbancja A jest proporcjonalna do stężenia roztworu c i grubości warstwy absorbującej b

Prawo addytywności absorbancji dotyczy roztworów i mieszanin wieloskładnikowych. Wyraża ono absorbancje całkowitą środowiska, A, jako sumę niezależnych absorbancji poszczególnych składników (A 1, A 2,...A n ) SPEKTROSKOPIA ATOMOWA Stan podstawowy stan atomu charakteryzujący się najmniejszą energią dla podstawowej konfiguracji elektronów, Stan wzbudzony dostarczenie do atomu odpowiedniej charakterystycznej dla niego energii powoduje przeniesienie elektronu walencyjnego do poziomu o wyższej energii. Metody analityczne oparte na spektroskopii atomowej obejmują trzy różne techniki analityczne: emisję atomową wzbudzenie atomów poprzez dostarczenie im energii termicznej (płomień, łuk elektryczny, plazma) -pomiar emisji (długości i intensywności) promieniowania, absorpcję atomową atomy będące w stanie podstawowym są wzbudzane wiązką promieniowania o odpowiadającej im energii -pomiar (zmiany intensywności wiązki I 0 ) absorpcji, fluoroscencję atomową wzbudzenie jak w absorpcji atomowej, pomiar sygnału jak dla emisji atomowej,

Widmo ciągłe, linie emisyjne i absorpcyjne

Linie Fraunhofera w widmie słonecznym Nazwa Pierwiastek Linie Fraunhofera Długość fali (nm) Nazwa Pierwiastek Długość fali (nm) y O 2 898.765 c Fe 495.761 Z O 2 822.696 F H β 486.134 A O 2 759.370 d Fe 466.814 B O 2 686.719 e Fe 438.355 C H α 656.281 G' H γ 434.047 a O 2 627.661 G Fe 430.790 D1 Na 589.594 G Ca 430.774 D 2 Na 588.997 h H δ 410.175 D 3 He 587.565 H Ca + 396.847 E 2 Fe 527.039 K Ca + 393.368 b 1 Mg 518.362 L Fe 382.044 b 2 Mg 517.270 N Fe 358.121 b 3 Fe 516.891 P Ti + 336.112 b 4 Fe 516.751 T Fe 302.108 b 4 Mg 516.733 t Ni 299.444

Liniowe widmo emisyjne azotu ATOMOWA SPEKTROMETRIA ABSORPCYJNA Absorpcyjna Spektrometria Atomowa (Atomic Absorpion Spectrometry AAS) jest jedną z najczęściej stosowanych w analizie śladowej metod instrumentalnych chemii analitycznej. Spektrometria bo wykorzystywane jest oddziaływanie promieniowania elektromagnetycznego z zakresu bliskiego nadfioletu i światła widzialnego (190 700 nm) z materią; materią tą są atomy (nie cząsteczki i nie jony) stąd Atomowa Ze względu na to, że sygnałem analitycznym jest osłabienie mierzonego natężenia promieniowania na skutek absorpcji Absorpcyjna. Pierwszy komercyjny przyrząd do ASA opracowano i wykonano w amerykańskiej firmie Perkin-Elmer w 1961 roku.

Warunkiem zajścia absorpcji jest, aby różnica energii pomiędzy stanem podstawowym a wzbudzonym była równa energii padającego kwantu promieniowania: E 1 E 0 = hν Oczywiście, stan wzbudzony atomu jest niekorzystny energetycznie i po czasie około 10-8 s atom powróci do stanu podstawowego emitując energię w postaci kwantu promieniowania o tej samej energii co kwant zaabsorbowany. BUDOWA SPEKTROMETRU ABSORPCJI ATOMOWEJ

BUDOWA SPEKTROMETRU ABSORPCJI ATOMOWEJ Źródło promieniowania, lampy emitujące wąskie linie atomowe oznaczanego pierwiastka, lampy z katoda wnękową jedno i wielopierwiastkowe (ang. Hollow Cathode Lamp HCL) oraz bezelektrodowe lampy wyładowcze z generatorem częstości radiowej (ang. Elctrodeless Discharge Lamp EDL). Lampa HCl Lampa EDL BUDOWA SPEKTROMETRU ABSORPCJI ATOMOWEJ Modulator, -w najprostszej wersji, to mechaniczne urządzenie (wiatraczek), które cyklicznie przesłania na ułamek sekundy promieniowanie pochodzące z lampy. Pozwala to przyrządowi zmierzyć emisję własną (płomień, rozgrzana rurka grafitowa) pozwala wyeliminować promieniowanie emitowane przez atomizer. Ze względu na sposób atomizacji, wyróżnia się trzy podstawowe techniki w metodzie ASA: technikę płomieniową; technikę elektrotermiczną; technikę wodorkową i zimnych par.

BUDOWA SPEKTROMETRU ABSORPCJI ATOMOWEJ Atomizer, - wytworzenie odpowiedniej ilości atomów w stanie podstawowym oraz dostarczenie im energii termicznej. Atomizer płomieniowy (FAAS) - to tytanowy palnik zasilany najczęściej acetylenem jako paliwem i powietrzem lub podtlenkiem azotu jako utleniaczem (temperatury spalania odpowiednio 2100-2800 0 C). Przepływ gazu powoduje zassanie do komory mieszania roztworu próbki i wytworzenie aerozolu gaz ciecz. W skład atomizera płomieniowego wchodzą: rozpylacz, komora mieszania, głowica palnika Procesy fizyczne i chemiczne podczas atomizacji

Atomizer elektrotermiczny (ETAAS) Kuweta grafitowa (GF-AAS) opracowany pod koniec lat 60-tych (Perkin-Elmer). Podstawowa różnica w stosunku do atomizera (FAAS) to sposób dostarczenia energii potrzebnej do atomizacji próbki. Elementem, na który dozowana jest próbka jest rurka grafitowa ogrzewana oporowo, działająca według określonego programu czasowego i temperaturowego. 1) odparowanie rozpuszczalnika; 2) rozkład termiczny próbki; 3) atomizacja; 4) wygrzewanie kuwety Atomizery par zimnych (CV AAS) i wodorkowy (HG AAS) Technika ta pozwala na oznaczenie ilościowe rtęci (technika par zimnych) oraz szeregu pierwiastków tworzących lotne w temperaturze pokojowej wodorki As, Bi, Ge, Pb, Sb, Se, Sn, Te (technika wodorkowa). Analiza z wykorzystaniem tego typu atomizerów jest realizowana w trzech etapach: chemiczna reakcja generowania wodorków transport gazowych wodorków do układu spektrofotometrcznego atomizacja wodorków. Reakcje chemiczne prowadzone są w reaktorze będącym częścią zestawu do atomizacji tą techniką. Najczęściej stosowaną metodą jest redukcja borowodorkiem sodowym (NaBH 4 ) w środowisku kwaśnym. Wytworzone lotne wodorki są następnie transportowane do rurki kwarcowej umieszczonej w spektrofotometrze. Rurka jest ogrzewana do temperatury, w której następuje rozkład wodorków na atomy (atomizacja).

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 Inne jak: - soczewki, zwierciadła, układy elektroniczne, zliczające, uśredniające i rejestrujące Układy optyczne: układy jednowiązkowe, układy dwuwiązkowe INTERFERENCJE Interferencje fizyczne - wynikają z własności fizycznych próbki tj. jej lepkości, gęstości czy napięcia powierzchniowego. Istota leży w konieczności wzorcowania, jeśli roztwory wzorcowe mają inne własności fizyczne niż badana próbka, to odmiennie i z różną wydajnością przebiega proces rozpylania. Interferencje te mają znaczenie jedynie w technice płomieniowej. W technice elektrotermicznej, procesy prowadzące do atomizacji próbki są rozdzielone w czasie. Odparowanie rozpuszczalnika nie wpływa więc bezpośrednio na proces atomizacji.

INTERFERENCJE Interferencje chemiczne dzieli się na: interferencje chemiczne w fazie gazowej, interferencje w fazie stałej. Interferencje chemiczne w fazie gazowej to jonizacja oznaczanego pierwiastka. Widmo absorpcyjne jonu jest inne niż widmo absorpcyjne atomu. Interferencje chemiczne w fazie stałej to wszystkie te reakcje, które obniżają stężenie atomów oznaczanego pierwiastka w obszarze absorpcji poprzez tworzenie trudnodysocjujących połączeń. Najczęściej są to tlenki i wodorotlenki, a także fosforany, siarczany i krzemiany analitu. Skutek jest taki jak w przypadku interferencji chemicznych w fazie gazowej, - metoda ASA nie widzi oznaczanego pierwiastka, jeśli jest on w postaci jonu lub cząsteczek związku chemicznego. INTERFERENCJE Interferencje spektralne - mają one miejsce, gdy nakładają się linie absorpcyjne pierwiastka oznaczanego z innym obecnym w próbce. Dlatego przyrządy wyposażone są w wysokiej klasy monochromatory i lampy emitujące promieniowanie charakterystyczne z dużą selektywnością i natężeniem. Inne przyczyny znacznie częściej spotykane to: rozpraszanie promieniowania na małych cząstkach spowodowane obecnością w obszarze absorpcji cząsteczek przesyconej cieczy lub cząsteczek aerozolu gaz ciało stałe. absorpcja molekularna, w płomieniu mogą się pojawić związki, których widma absorpcyjne leżą w zakresie długości fal absorbowanych przez oznaczany pierwiastek. Przykład: chlorek sodu NaCl, który silnie absorbuje promieniowanie w zakresie bliskiego nadfioletu. Oznaczając ołów (282 nm) w roztworze zawierającym NaCl należy się spodziewać, że uzyskamy sygnał będzie podwyższony o absorbancję cząsteczek NaCl.

Metodyka pomiarów w metodzie ASA Metoda ASA wymaga wykonania kalibracji, czyli przygotowania serii roztworów wzorcowych o znanym stężeniu analitu, przeprowadzenia pomiaru absorbancji dla tych roztworów i wykreślenia krzywej kalibracyjnej A = f (c). Podstawowe ograniczenia metody ASA to: Konieczność wymiany lampy przy zmianie oznaczanego pierwiastka Konieczność stosowania roztworów Stężenie całkowite soli w technice płomieniowej nie może przekraczać 2% Występowanie interferencji Zalety metody ASA to z kolei: Uniwersalność Selektywność Łatwość automatyzacji Dobrze zdefiniowane interferencje i sposoby ich eliminacji.