Nowoczesne metody

analizy pierwiastków

Techniki

analityczne

Chromatograficz

ne

Chromatogra

fia

jonowa

Spektroskopo

we

Emisyjne

FAES

ICP-AES

Absorpcyjne

AAS

Fluoroscencyj

ne

EDAX

Spektroskopia

mas

ICP-MS

Prezentowane techniki



FAES - (flame atomic emission spectrometry) -
płomieniowa spektrometria atomowa emisyjna



AAS - (Atomic Absorption Spectrometry) –
spektrometria atomowa absorbcyjna



ICP-AES – (inductively coupled plasma – atomic
emission spectrometry) – spektrometria
atomowa emisyjna ze wzbudzeniem w plazmie
sprzężonej indukcyjnie



ICP-MS – (ICP- mass spectrometry)-
spektrometria mas z jonizacją w plazmie
sprzężonej indukcyjnie

o

IC – (Ion Chromatography) –
chromatografia jonowa, w skład której
wchodzą:



HPIC - (High Performance Ion
Chromatography) - wysokosprawna
chromatografia jonowa



HPICE – (High Performance Ion
Chromatography Exclusion) – wysokosprawna
chromatografia jonowykluczająca



IPC – (Ion Pair Chromatography) –
chromatografia par jonowych

o

EDAX – (Energy Dispersive Analizalisis of
X-rays) promieniowania rentgenowskiego
z dyspersją energii

Techniki

analityczne

Chromatograficz

ne

Chromatogra

fia

jonowa

Spektroskopo

we

Emisyjne

FAES

ICP-AES

Absorpcyjne

AAS

Fluoroscencyj

ne

EDAX

Spektroskopia

mas

ICP-MS

Płomieniowa spektrometria
atomowa emisyjna

Podstawy, aparatura i zastosowania

Podstawy

Aparatura

Zastosowania



Szybkie oznaczanie Na, K i Ca w

próbkach biologicznych i
klinicznych oraz
farmaceutycznych

Zaletami są względna prostota
aparatu i szybkość pomiarów,
natomiast wadą zależność
natężenia emitowanego
promieniowania od zmian
temperatury płomienia.

Techniki

analityczne

Chromatograficz

ne

Chromatogra

fia

jonowa

Spektroskopo

we

Emisyjne

FAES

ICP-AES

Absorpcyjne

AAS

Fluoroscencyj

ne

EDAX

Spektroskopia

mas

ICP-MS

ICP-AES oraz ICP-MS

Podstawy i aparatura

Zastosowania



Można oznaczyć 70 pierwiastków,

zarówno metalicznych, jak i
niemetalicznych



Identyfikacja źródeł

zanieczyszczenia środowiska
(różny skład izotopowy
zanieczyszczeń pochodzących z
różnych źródeł).

Granice wykrywalności w atomowej spektrometrii
emisyjnej (w ppb – 1g/1000ton rozpuszczalnika)

Pierwiast

ek

FAES

ICP-AES

ICP - MS

Al

10

4

0,1

Ba

1

0,1

0,02

Be

-

0,06

0,1

Cu

10

0,9

0,03

Mn

10

0,4

0,04

P

-

30

20

Pb

100

20

0,02

Zn

10

1

0,08

Techniki

analityczne

Chromatograficz

ne

Chromatogra

fia

jonowa

Spektroskopo

we

Emisyjne

FAES

ICP-AES

Absorpcyjne

AAS

Fluoroscencyj

ne

EDAX

Spektroskopia

mas

ICP-MS

Spektrometria emisyjna
promieniowania rentgenowskiego

Podstawy

W wyniku wzbudzenia

wewnętrznych elektronów w
atomie niektóre zostają
przeniesione na poziomy o
wyższej energii. Przy powrocie na
niższe poziomy emitują one
promieniowanie z zakresu
rentgenowskiego,
charakterystyczne dla
wzbudzonego atomu.

Zastosowania

Spektrometria emisyjna

promieniowania rentgenowskiego
pozwala na wykrycie i oznaczenie
pierwiastków zawartych w
próbce. Metoda ta ma wiele
zastosowań w przemyśle
petrochemicznym,
metalurgicznym a także badać
duże stężenia określonych
pierwiastków w próbkach
biologicznych.

Zawartość poszczególnych pierwiastków
w próbce wykonana techniką EDX

Techniki

analityczne

Chromatograficz

ne

Chromatogra

fia

jonowa

Spektroskopo

we

Emisyjne

FAES

ICP-AES

Absorpcyjne

AAS

Fluoroscencyj

ne

EDAX

Spektroskopia

mas

ICP-MS

Spektrometria atomowa
absorpcyjna

Podstawy

Poziomy energii w atomach są
specyficzne i determinowane przez
liczby kwantowe pierwiastka. Jeśli
atomy w stanie podstawowym zostaną
wzbudzone to niektóre przechodzą na
poziomy o wyższej energii, przy czym
energie przejść są charakterystyczne
dla pierwiastka. Jeśli długość fali lub
częstość promieniowania odpowiada
energii przejścia, to następuje
absorpcja promieniowania.

Aparatura

Źródłem promieniowania jest często

lampa z katodą wnękową (HCL). Jedna
lampa pozwala na oznaczanie tylko
jednego pierwiastka – stosowane
źródeł ciągłych wymaga
monochromatorów o bardzo dobrej
rozdzielczości.

Metody atomizacji:



W płomieniu



Kuweta grafitowa



Platforma Lwowa

Zastosowania



Próbki rolnicze, szczególnie analiz gleby –
zanieczyszczenia wody i gleby często badane
są technikami AAS



Oznaczenia kliniczne i biologiczne – np.
oznaczenia sodu, potasu, litu i wapnia w
osoczu i surowicy, a żelaza i ołowiu we krwi



Próbki metalurgiczne – w których oznacza się
zanieczyszczenia



Oleje i próbki petrochemiczne – które analizuje
się na zawartość metali w surowcach, a także
w zużytych olejach



Próbki wody – są niezwykle ważne, bo
zanieczyszczenia mogą stanowić zagrożenie
dla zdrowia. Oznaczane najczęściej są nikiel,
cynk, rtęć, ołów.

Chromatografia jonowa

HPIC - Zasada działania

We współczesnej chromatografii jonowymiennej
wypełnienia kolumn stanowią żywice z
naniesionymi na nie grupami funkcyjnymi o
stałym ładunku (tzw. jony związane), w których
otoczeniu znajdują się odpowiednie przeciwjony.
W przypadku wymiany anionów, z reguły jako
grupy jonowymienne, stosowane są
czwartorzędowe zasady amoniowe, a w
wymianie kationów grupy sulfonowe. Gdy
przeciwjon na powierzchni wymiany zostanie
zastąpiony przez jon substancji rozpuszczonej,
ten ostatni jest czasowo zatrzymywany przez
jony związane.

Metody detekcji



Detekcja konduktometryczna



Detekcja elektrochemiczna

◦

Amperometria

◦

Kulometria



Bezpośrednia detekcja

absorpcyjna – azotany (III) i (V) a
także jodki i bromki w wodzie
pitnej

◦

Derywatyzacja postkolumnowa



Detekcja fluorescencyjna

Zalety i zastosowania



możliwość jednoczesnego oznaczania kilku jonów
w próbce,



krótki czas analizy (od kilku do kilkunastu minut),



niskie progi wykrywalności (1 ng/ml), które mogą
być dodatkowo obniżone o 2-3 rzędy przez
zastosowanie kolumny zagęszczającej,



szeroki zakres oznaczanych substancji,



możliwość stosowania różnych detektorów,



niewielka ilość próbki potrzebna do analizy (0,1-1
ml),



łatwość przygotowania próbki do analizy,



wysoka selektywność oznaczanych jonów w
próbkach o złożonej matrycy