CCF20110129050

Atomizery

Zadaniem atomizerów jest wytworzenie z próbki analitycznej swobodnych atoflub' oznaczanego pierwiastka i to z dużą wydajnością. Atomizer musi spełniać dwa pod ,o wowe wymagania:

a)    zapewnie dobrą wydajność swobodnych atomów z analizowanej próbki;

b)    zapewnić występowanie prostej proporcjonalności między stężeniem oznaczanej pierwiastka w próbce a stężeniem atomów tego pierwiastka w plazmie absorbują i promieniowanie.

Rozróżniamy kilka typów atomizerów:

•    atomizery płomieniowe,

•    atomizery elektrotermiczne,

•    atomizery wodorkowe,

•    atomizery wykorzystujące zimne pary rtęci,

•    atomizery dla substancji stałych z atomizacją w plazmie laserowej.

Płomieniowa AAS (ang. flame AAS — F-AAS) jest historycznie pierwszą technik

w atomowej spektrometrii absorpcyjnej. W atomizerach płomieniowych analizowani substancją jest roztwór. Przejście od roztworu do gazu atomowego składa się z dwóch etapów:

a)    Nebulizacji — polega ona na rozpyleniu analizowanego roztworu w delikaliii mgłę i wprowadzeniu jej w sposób jednorodny do płomienia.

b)    Atomizacji — atomizacja zachodzi w płomieniu palnika, do którego doprowadź się gaz utleniający, gaz palny i roztwór analizowanej substancji w postaci aerozolu Gazem utleniającym jest powietrze, tlen lub podtlenek azotu (N₂0), a gazem palnym acetylen, gaz świetlny lub propan-butan. W metodzie AAS w celu przedłużenia drogi absorpcji [b w równ. (7.9)] stosuje się palniki płaskie o długiej i wąskiej szczelinie wylotowej. Długość szczeliny wynosi z reguły 5 cm lub 20 cm, a szerokość 0,5 mm lub 1,5 mm. Schemat atomizera płomieniowego przedstawiono na rys. 7.8.

Rys. 7.8. Schemat atomizera płomieniu wego; 1 — nebulizer; 2 — kapilara zasy sająca roztwór próbki, 3 — doprowadzenie gazu nebulizującego, 4 — aerozol, 5 — po wierzchnia rozpryskowa, 6 — doprowadzi! nie gazu utleniającego, 7 — doprowadzeni gazu palnego, 8 — palnik szczelinowy, 9 płomień

IV) wprowadzeniu analizowanego roztworu do płomienia zachodzi szereg procesów ii/ykochemicznych i reakcji chemicznych:

•    odparowanie rozpuszczalnika

(M ¹ A~) mgła ->■ (MA) ciało stałe

•    stopienie soli i przeprowadzenie jej w stan pary

(MA) ciało stałe -> (MA) ciecz -* (MA) para

• dysocjacja termiczna (MA) praca M gaz + A gaz

• jonizacja

M o- M⁺ + e“

•    wzbudzenie

(MA) para -* M* + A*

•    reakcje syntezy

M + O -> MO M + H₂0 -» MO + H₂ M + OH -> MOH MO + C0₂ -> MC0₃

Podstawową reakcją dostarczającą swobodnych atomów zdolnych do absorpcji pro-mleniowania jest dysocjacja termiczna. Inne procesy, takie jak jonizacja, wzbudzenie </y reakcja syntezy, należą do reakcji przeszkadzających, zmniejszają bowiem liczbę swobodnych atomów. Dysocjacja termiczna soli jest zależna od temperatury płomieniu, a wydajność reakcji rośnie wykładniczo ze wzrostem temperatury. Konieczne jest lożnicowanie temperatury płomienia dla różnych pierwiastków.

W przypadku pierwiastków, które tworzą w płomieniu trwałe tlenki lub wodorotlenki, konieczne jest stosowanie płomienia redukującego z użyciem jako gazu utleniającego podtlenku azotu. Acetylen z powietrzem spala się w myśl reakcji:

C₂H₂ + 20₂ + N₂ -» N₂ + H_zO + CO + C0₂    (7.13)

natomiast z N₂0 zachodzi reakcja:

C₂H₂ + 2N₂0    2N₂ + 2CO + H₂    (7.14)

W drugim przypadku w płomieniu nie ma ani wody, ani C0₂, mogących reagować / analizowanymi metalami.

Atomizery elektrotermiczne (ang. electrothermal AAS — ET-AAS) są stosowane w spektrometrach AA od 1961 r. Mają różną budowę, ale najczęściej są to tzw. kuwety grafitowe lub piece grafitowe (ang. graphite furance — GF-AAS) wprowadzone w 1968 r. przez Massmanna. Są to rurki o długości 20-50 mm i średnicy wewnętrznej 4 6 mm. W górnej części rurki jest otwór do wprowadzenia próbki. Schemat kuwety Itrafitowej i atomizera z kuwetą grafitową przedstawiono na rys. 7.9 i 7.10. Próbki ciekłe