Przygotowały : Justyna Kowalik, Natalia Krzak

1.Metoda fotometrii płomieniowej

Fotometria płomieniowa jest metodą analizy spektralnej, polegającej na pomiarze intensywności promieniowania atomów, które są wzbudzane w płomieniu. Na podstawie intensywności promieniowania można wnioskować o ilości pierwiastka w badanej próbce. Procesy zachodzące podczas wzbudzania atomów w płomieniu są takie same jak podczas wzbudzania atomów w analizie spek­tralnej.

Metoda ta wymaga wykonania kalibracji czyli przygotowania serii roztworów wzorcowych o znanym stężeniu analitu, przeprowadzenia pomiaru absorbancji dla tych roztworów oraz wykreślenia krzywej kalibracyjnej A f(c).

Warunkiem zajścia absorpcji jest , aby różnica energii pomiędzy stanem podstawowym a wzbudzonym była równa energii padającego kwantu promieniowania

hv₁= E₁− E₀

h- stała Plancka, v₁- częstotliwość

v₁= $\frac{\mathbf{c}}{\mathbf{\lambda}_{\mathbf{1}}}$

c- prędkość światła, λ- długość fali

Układ widma emisyjnego jest cechą atomu. To zjawisko jest wykorzystane w metodzie fotometrii płomieniowej.

Przebieg analizy metodą fotometrii płomieniowej

- przeprowadzenie próbki do roztworu (max. stężenie soli 1-5%)

- usunięcie części nierozpuszczalnych i pierwiastków interferujących

- rozcieńczenie roztworu, ewentualnie buforowanie roztworu

- przygotowanie fotometru do pracy i ustalenie ciśnienia gazów

- wykonanie pomiarów

ATOMIZER MONOCHROMATOR DETEKTOR PRZETWORNIK SYGNAŁÓW

I

PRÓBKA

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 energie elektryczna (prąd) proporcjonalna do intensywności promieniowania

Próbka 1: C = 4,0

4.0 mg/L * 25 = 100 mg/L

Stężenie Na w próbce wody wodociągowej przed rozcieńczeniem wynosi 100 mg/L.

2. Metoda spektrofotometrii UV/ Vis

Jest technika instrumentalna, w której do celów analitycznych wykorzystuje się przejścia energetyczne zachodzące w cząsteczkach, spowodowane absorpcja promieniowania elektromagnetycznego w zakresie Nadfioletu (UV, 200-380NM), widzialnym (VIS, 380-780) lub bliskiej podczerwieni (0,78- 30000μm). W analizie nieorganicznej zastosowanie znajduje głównie spektrofotometria UV I VIS.

Schemat blokowy spektrofotometru

LAMPA MONOCHROMATOR PRÓBKA DETEKTOR PRZEWODNIK SYGNAŁÓW

Źródło promieniowania:

lampa żarowa (wolframowa, wolframowo-jodowe) – zakres

promieniowania 320 – 3500 nm,

lampy łukowe (rtęciowe, ksenonowe, deuterowe) - zakres

promieniowania 160 – 360 nm.

Analiza jakościowa metoda spektrofotometrii UV/VIS oparta jest na pomiarze absorbancji A_λ badanego roztworu przy określonej długości fali λ i wykorzystaniu prawa Lamberta- Beera, zgodnie z którym:

A_λ= ε_λ*l * c

gdzie ε_λ jest współczynnikiem długości fali λ, l grubością warstwy absorbującej, a c stężeniem analitu w badanym roztworze

Absorbancje definiuje się jako

$$\mathbf{A = log}\frac{\mathbf{I}_{\mathbf{0}}}{\mathbf{I}}$$

gdzie I_o - promieniowanie emitowane przez lampę,

I- ilość niezaabsorbowanego promieniowania.

Widmo emisyjne dla Cr (III) - DFK

Wartość max: 0.3

Widmo emisyjne dla Cr (VI) - EDTA

Wartość max: 0.26

3.Metoda ASA – Absorpcyjna Spektrometria Atomowa

 Technika analityczna pozwalająca na oznaczanie pierwiastków chemicznych (przede wszystkim metali) w próbkach ciekłych, stałych i gazowych. Zasada pomiaru opiera się na zjawisku absorpcji promieniowania o specyficznej długości fali przez wolne atomy metali.

Podstawę metody ASA stanowią ustalenia Kirchhoffa i Bunsena, które sprowadzają się do stwierdzeń:

- źródłem linii absorpcyjnych w widmie są swobodne atomy, a nie ich związki.    

- swobodne atomy mogą absorbować promieniowanie o długościach fali, które mogą emitować.

- otrzymane widmo absorpcyjne jest charakterystyczne dla danego rodzaju atomów.

Częstość linii absorpcyjnej można wyrazić wzorem:

Podstawą absorpcyjnej spektrometrii atomowej jest prawo promieniowania Kirchhoffa, zgodnie, z którym pierwiastek absorbuje promieniowanie o takiej długości fali, jaką emituje w stanie wzbudzonym.

Gdzie:

γ- stały współczynnik,
N_p - liczba atomów w stanie podstawowym,
f – moc oscylatora,
l – długość drogi, na której następuje absorpcja promieniowania,
a – współczynnik zależny od szerokości i konturu linii

W metodzie absorpcji atomowej mierzy się ilość światła zaabsorbowanego przy danej długości fali w czasie przejścia promieniowania przez chmurę atomów. Użycie odpowiedniego źródła światła oraz prawidłowy wybór długości fali pozwala na selektywne oznaczanie zawartości danego pierwiastka w obecności atomów innych pierwiastków.

Gdzie:

I₀ – energia emitowana,

I – energia docierająca do detektora,

k – stała,

l – długość drogi optycznej,

c – stężenie substancji absorbującej (oznaczanego metalu w stanie wzbudzenia do atomów)

Stosowane w technice AAS źródła promieniowania powinny emitować promieniowanie monochromatyczne o długości fali charakterystycznej dla oznaczanego pierwiastka. Warunki te spełniają tzw. katodowe lampy wnękowe.

LAMPA ATOMIZER MONOCHROMATOR DETEKTOR PRZETWORNIK SYGNAŁÓW

PRÓBKA

Stężenie magnezu po rozcieńczeniu 25 razy w próbce wynosi 0,176 mg/L

0,176 mg/L * 25=4.4 mg/L przed rozcieńczeniem

Stężenie magnezu po rozcieńczeniu 50 razy w próbce wynosi 0,075 mg/L

0.075 mg/L * 50=3,75 mg/L przed rozcieńczeniem

Stężenie magnezu w próbce wody wodociągowej wynosi 4.075 mg/L

Wnioski:

• Fotometria płomieniowa

Tą metoda można ilościowo oznaczyć pojedyncze pierwiastki z I i II grupy pierwiastków układu okresowego, ponieważ palnik wzbudzający dostarcza mało energii

Fotometrie płomieniowa stosuje się do naturalnych materiałów ciekłych, takich jak wody różnego pochodzenia lub ścieki, do pomiaru stężenia potasowców i wapniowców, biochemii i medycynie, geologii i mineralogii

Zalety metody fotometrii płomieniowej

- prosta i stosunkowo tania aparatura

- niski koszt wykonania pojedynczego oznaczenia

- dobra czułość i wykrywalność

- zadowalająca dokładność i precyzja (2-3%)

- duża szybkość wykonywania pojedynczych oznaczeń, <1 min

- możliwości automatyzacji i stosowania naczyń przepływowych

- zastosowanie metody ogranicza się głównie do analizy

pierwiastków alkalicznych i ziem alkalicznych.

• ASA

Należy do najczulszych metod analizy ilościowej, którą można stosować do oznaczania ponad 60 pierwiastków- wszystkich metali i niektórych niemetali.

Podstawowe ograniczenia metody ASA:

􀂃 konieczność częstej wymiany lamp

􀂃 konieczność stosowania roztworów

􀂃 stężenie całkowite soli w technice płomieniowej < 2%

􀂃 występowanie interferencji.

Zalety metody ASA:

􀂃 uniwersalność;

􀂃 selektywność;

􀂃 dokładność i precyzja;

􀂃 łatwość automatyzacji;

􀂃 dobrze zdefiniowane interferencje i sposoby ich eliminacji

• Spektrofotometria UV/Vis

Metoda należy do najczęściej wykorzystywanych metod instrumentalnych w analizie jakościowej. Dotyczy cząsteczek związku. Jest uniwersalna, można nią oznaczać wszystkie pierwiastki układu okresowego oprócz gazów szlachetnych. Metoda ta nadaje się zarówno do analizy jakościowej jak i ilościowej. Zalety tej metody to: dobra czułość, precyzja i selektywność oznaczeń