EMISYJNA SPEKTROMETRIA ATOMOWA (ESA)

ESA

Techniki analityczne, w których do identyfikacji i oznaczania pierwiastków wykorzystuje się zjawisko emisji promieniowania elektromagnetycznego przez wzbudzone atomy.

Przejścia elektronowe w atomie sodu

8 4p 4p

6 3d 3d

2 4s 4s

1 3p 3p

0 3s 3s

589,3nm 330,2nm 819,5nm

Wykorzystywane głównie promieniowanie rezonansowe.

ESA

• Analiza jakościowa: wykrywanie obecności pierwiastków na podstawie długości fali linii emitowanych przez próbkę

• Analiza ilościowa: proporcjonalna zależność między intensywnością emitowanego promieniowania (natężeniem linii spektralnej), a stężeniem oznaczanego pierwiastka

Podział pierwiastków ze względu na potencjał wzbudzenia linii rezonansowych

• O niskich potencjałach wzbudzenia (1,4 - 3eV)

• O średnich potencjałach wzbudzenia (3 - 10eV)

• O wysokich potencjałach wzbudzenia (10 - 35eV)

Źródła wzbudzenia atomów

• Płomień palnika gazowego (słabe źródło)

• Łuk prądu stałego

• Łuk prądu zmiennego

• Iskra elektryczna

• Promieniowanie elektromagnetyczne (laser)

• Palnik plazmowy (wzbudzenie plazmowe)

ESA

• Płomieniowa emisyjna spektrometria atomowa (fotometria płomieniowa)

• Spektrografia - elektryczne źródła wzbudzenia; głownie w metalurgii

• Fluorescencyjna spektrometria atomowa - promieniowanie elektromagnetyczne

• Plazmowa emisyjna spektrometria atomowa

Technika ICP (wzbudzenie indukcyjnie stężoną plazmą) (ICP - inductively coupled plasma)

Płomieniowa emisyjna spektrometria atomowa ( fotometria płomieniowa)

• Zasady metody: pomiar intensywności emitowanego promieniowania odpowiadającego linii rezonansowej oznaczanego pierwiastka wzbudzonego w płomieniu palnika gazowego

• Oznaczanie pierwiastków o niskich potencjałach wzbudzenia (litowców)

Schemat aparatu spektrofotometrii płomieniowej

Palnik → monochromator (filtr) → detektor → wzmacniacz

↑ ← gaz palny ↓

Rozpylacz ← gaz utleniający miernik, komputer

↑

Próbka

Oznaczenia ilościowe

Podstawą oznaczania jest zależność Scheibego - Łomakina:

- intensywność linii spektralnej

- stężenie oznaczanego pierwiastka

- parametry empiryczne zależne od oznaczanego pierwiastka, matrycy, warunków wzbudzenia oraz zakresu stężeń (dla małych stężeń b = 1)

Metody: krzywej kalibracyjnej lub wzorca wewnętrznego

Wykorzystanie fotometrii płomieniowej w diagnostyce laboratoryjnej

Oznaczanie w surowicy lub osoczu:

• Sodu

• Potasu

• Wapnia

Atomowa spektrometria emisyjna z indukcyjnie stężoną plazmą ICP-AES

Plazmowa emisyjna spektrometria atomowa ICP-AES

Źródłem wzbudzenia atomów jest plazma o wysokiej temperaturze (7000 - 8000K) generowana indukcyjnie przez zmienne pole elektromagnetyczne w palniku plazmowym.

Duża temperatura, wiele pierwiastków może ulegać wzbudzeniu: prawie wszystkie, głównie metale

Palnik ICP /obrazek/

Schemat spektrometru emisyjnego ICP

Palnik plazmowy → polichromator → detektor wielokanałowy → przetwarzanie sygnału

↑ (przez to można analizować ↓

Nebulizer wiele pierwiastków) komputer

↑ ← próbka

Argon

Okrąg Rowlanda (7)

palnik

7 3

Siatka

dyfrakcyjna 9

10

3,9,10 - fotopowielacze

11 - przetwarzanie sygnału 11

12

Zalety ICP-AES

• Niska granica oznaczalności (0,1 - 10ppb dla większości pierwiastków)

• Bardzo dobra precyzja

• Możliwość równoczesnego oznaczania wielu pierwiastków (przy zastosowaniu polichromatora o wysokiej zdolności rozdzielczej)

• Niewielkie interferencje związane z wpływem matrycy

• Duży zakres prostoliniowości wskazań (4 - 5 rzędów wielkości - stężenia), co pozwala oznaczać zarówno składniki główne, jak i śladowe w tej samej próbce

• Możliwość oznaczania pierwiastków o wysokich potencjałach wzbudzenia

Potencjał wzbudzenia [eV]

Potencjał wzbudzenia [eV]