Т. Р. Рыспеков, Б. Д. Балғышева
жүктеу/скачать 0,83 Mb.
|
treatise140794
- Бұл бет үшін навигация:
- 3.8.1 Жалынды эмиссионды фотометр
| 3.8 Жалынды спектрофотометр
Спектрофотометр немесе жалынды спектрофотометр түрлі материалдарда кездесетін сандық және сапалық анализдің макро – сонымен қатар микроэлементтерінің эмиссионды әдісінің бір түрі болып табылады. Талдаудың қарапайымдылығына, аппараттың сенімділігіне, экспрессивтілігіне және жоғары дәлдігіне байланысты, жалынды спектрофотометр халық тұрмысының көптеген саласында, сонымен бірге агрохимиялық зерттеулерде таптырмас әдіске айналды. Жаңа техникалардың дамуына байланысты жалынды спектрофотометр зерттелетін үлгілерде 10-7-10-9 г аз құрамындағы элементтерді 0,5 – 1% дәлдікпен анықтауға мүмкіндік береді. Жалынды фотометрді эмиссионды және абсорбционды түрлерге бөледі. 3.8.1 Жалынды эмиссионды фотометр Сандық талдаудың жалынды – фотометр әдісінің мақсаты зерттелетін ерітінді құрамындағы элементтерді шығару спектрлерінің қарқындылығын, концентрациясы белгілі ерітінділердегі осы элементтердің шығару спектрлері қарқындылығымен салыстыру болып табылады. Әдістің мәні келесіге негізделген. Оттекті немесе ауаны тотықтырғыштан және желілік газдың, пропанның, бутанның, ацетиленнің немесе сутектің тотықсыздандырғышынан тұратын, жанғыш қоспа жалынына, сығылған ауаның немесе оттектің әсерімен жұмыс жасайтын бүріккіштің көмегімен зерттелетін ерітіндіні аэрозоль түрінде ендіреді. Жанарғы жалынында ерітінді жылдам буланады, ал оның құрамындағы тұздар жалын бөлшектерінің жарық және кинетикалық энергияларының әсерінен бос атомдар мен иондарға диссоциацияланады. Атом және иондармен қатар, жанарғы жалынында элементтердің оксидтері мен гидроксидтері, заттың диссоциацияланбаған молекулалары, сонымен қатар атомдар мен иондардың рекомбинациялануы салдарынан пайда болған молекулалар да болуы мүмкін. Атомдардың және молекулалардың қозу дәрежесі, сәйкесінше, оларың сәулелену спектрінің қарқындылығы атомдарды қоздырудың негізгі ықпалы (фактор) болып табылатын, жанарғы жалынының температурасымен сипатталады. Жанғыш газдарды алдын ала оттекпен немесе ауамен араластыратын және газдардың жануы қоршаған ортадан оттектің диффузиясы нәтижесінде жүзеге асатын (қарапайым жанарғылар) диффузиялық жалындар болады. Жанғыш қоспа құрамындағы оттектің мөлшеріне байланысты жалын жалтыраған (көрінетін) немесе түссіз болады. Газ қоспасында оттектің жетіспеуі кезінде азды көпті жалындар пайда болады. Оттектің мөлшерін жоғарылату барысында жалын біртіндеп бәсеңдейді және осыдан кейін түссіз немесе көгілдір түске енеді. Әдетте, жанарғы жалыны сыртқы тотықтырғыш және ішкі тотықсыздандырғыш қабаттардан тұрады. Жанғыш қоспаны жеткізу жылдамдығы және құрамы тұрақты болғанда, жалынның жану аумағының таралу жылдамдығы мен газдардың жанарғыдан кету жылдамдығының теңесуінің нәтижесінде тұрақты құрылымға ие болады. Жалынның таралу жылдамдығы жоғары болған жағдайда (жанғыш газдар мен оттектің қоспасы), қатты жаңғырумен ілесіп жүретін, жанарғы ішіне жалынның шапшаң өтіп кетуі байқалады. Сол себепті, жалынның таралуын (тез өту) болдырмау үшін, газдардың араласуы тек шығу кезінде жүзеге асатын жанарғылар қолданылады. Егер газ ағымының жылдамдығы жану аумағының таралу жылдамдығынан көп болса, жалын сөнеді (болмай қалады). Атом құрамындағы электрондар әртүрлі знергетикалық деңгейлерде болуы мүмкін екені белгілі. Қалыпты температурада атомдар (молекулалар) өздерінің тұрақты күйінде, ал электрондар төменгі энергетикалық деңгейлерде болады. Белгілі бір энергияны сіңіру кезінде атомдар және молекулалар қозған күйдің әртүрлі дәрежесіне көшеді. Сіңірілген кванттың энергия мөлшеріне байланысты, қозу - электрондардың жаңа атом ядросынан бөлектенген энергетикалық деңгейшелерге өтуі немесе молекулалардың айналмалы және тербелмелі энергияларының өзгеруі ретінде сипатталуы мүмкін. Спектрдің инфрақызыл аумағындағы квант энергиялары (жылулық сәулелер) атом электрондарын қоздыру үшін және ядродан алыс қашықтықтағы орбиталарға өту үшін жеткіліксіз. Молекулалардың инфрақызыл сәулелерді сіңіру кезінде тербелу және атомдардың айналу энергияларының жоғарылауы ғана байқалады. Жоғарғы энергияға ие, спектрдің көрінетін аумағының кванты, тербелмелі және айналмалы энергиялардың жоғарылатуымен қатар, атомдардағы электронды өтуді тудыруы мүмкін, ал ультракүлгін сәулелердің квант энергиясы тек атомдарды қоздыруға ғана емес, сонымен қатар молекулалардың иондар және атомдарға диссоциациялануына алып келетін, берілген атомнан тыс, электрондардың бөліктерінің эмиссиясы (үзіп алу) үшін де жеткілікті болады. Атомдар мен молекулалардың қозған күйде болу уақыты 10-8 – 10-9 с құрайды. Қозған соң, олар қайта бастапқы (қозбаған) қалыпқа қайта келеді, ал алдын ала жұтылған артық энергия әртүрлі энергиялардың кванты түрінде сәулеленеді. Сонымен қатар, сәулелену энергиясы (Еu) жұтылу энергиясына (En) тең болады, яғни Eu = hv = En. Бұл жерден атомдардағы жоғары энергетикалық деңгейлерден төменгілеріне өтетін электрондық ауысулар ультракүлгін және көрінетін аумақтарда жататын сызықтарды береді, ал тербелу энергиясының азаюымен және молекуладағы атомдардың айналуымен байнысты, инфрақызыл аумағында жататын сызықтарды береді. Электронды ауысулар, әдетте, айналмалы және тербелмелі қабаттардың бір уақытта өзгеруімен қатар жүретіндіктен, молекулалардың шығару спектрлері атомдардағы электрондық ауысуларға жауап беретін, әрбір сызықтардың қосындысымен емес, жеке сызықтар ретінде көрсетіледі. Ерітінді құрамында түрлі элементтердің мөлшері және олардың қозу деңгейіне байланысты, жанарғы жалынындағы спектрлі сызықтардың жалпы саны өте жоғары болуы мүмкін. Осыған байланысты ерітіндідегі жеке элементтерді сандық талдау кезінде, жанарғы жалынында анықталатын элементтердің спектрлі сызықтары оларды монохроматормен анықтау үшін жеткілікті қарқынды болатындай жағдай жасау қажет. Қарапайым жалынды фотометрлердегі монохроматорлар ретінде түсті әйнектер қолданылады – жарық сүзгіштер, ал аса сезімтал қондырғыларда анықталатын элементтің спектрі диспергирлеуші призма немесе дефракциялық тор көмегімен анықталады. Одан әрі жалынның сәулеленуінің барлық спектрінен бөлінген, анықталатын элементтің спектрі жарық энергиясын электр энергиясына айналдыратын, фотоэлементке немесе фотокөбейткішке жіберіледі. Бұл жағдайда пайда болған фотон гальванометр немесе өздігінен қабылдағышқа тіркеледі. Фотоағымның көлемі белгілі бір аумақта фотоқабылдағышқа қарқынды түрде түсетін жарық ағынына тікелей тәуелді болады, ол ерітіндідегі элементтің мөлшерін анықтауға мүмкіндік береді. Сәулелену қарқындылығының жалынындағы элемент атомдарының мөлшеріне тәуелділігі концентрацияның тек белгілі бір аумағында ғана сызықтық күйде болады. Жоғары концентрацияларды атомдардың шығару спектрлерін өздігінен жұтуына байланысты қисық абцисса өсіне қарай иіледі, ал төменгілерде –элементтің иондануының нәтижесінде қисық иілуі мүмкін. Сондықтан жұмыс үшін фотоағын шамасының ерітінді концентрациясынан түзу сызықты тәуелділігінің аумағын таңдаған жөн. Ерітіндідегі элементтің мөлшерін сәйкестендіру графигі бойынша анықталатын ерітіндінің фотоағын шамасын элементтің концентрациясы белгілі стандартты ерітінділердің сериясының фотоағын шамасымен салыстыру арқылы анықтайды. Сілтілі элементтерді талдау барысында жалынды фотометрия әдісінің сезімталдығы 10-1-10-2 мг/л-1, ал басқа элементтерді талдау барысында – 0,1-5 мг/л-1. Жалынды фотометрлер және спектрофотометрлер болады. Жалынды фотометрлерде желілік газдың, пропанның немесе бутанның ауада жануының нәтижесінде алынатын төмен температуралық жалын (1600-1900 °С) үшін күрделі емес жанарғылар қолданылады. Мұндай жалынның температурасы тек сілтілік металдарды (Na, K, Rb, Li) қоздыру үшін жеткілікті. Сілтілік жер (Mg, Ca, Sr, Ba) және т.б. элементтерді анықтау үшін арнайы жанарғыларда ацетилен мен ауа қоспасының (2300°С) немесе ацетилен мен оттектің (3150°С), ал өзге жағдайларда сутек пен оттектің қоспасының (2600°С) жануы нәтижесінде алынатын жоғары температуралық жалын қолданылады. Температураның жоғарылауына байланысты атомдардағы қозатын элементтер мен электрондардың саны күрт артады, соның нәтижесінде жоғары температуралық жалынның спектрі әртүрлі элементтердің қоспасын талдау кезінде айтарлықтай қиындайды, ал кейбір жағдайларда бір элементтің басқа элементтің спектралды аналитикалық сызықтарының қабысуы немесе жақын орналасуы болуы мүмкін. Жеке элементтердің аналитикалық спектралды сызықтарының жақын орналасуы, оларды талдау үшін, кең (10-20 нм) өткізу спектріне ие, шыны жарық сүзгіштер қолдануға мүмкіндік бермейді. Бұл жағдайда сілтілік жер және басқа элементтерді талдау үшін жоғары температуралы жанарғымен және жоғары ауқымды (1-3 нм) (рұқсат етілген) монохроматормен жабдықталған жалынды спектрофотомертлер қолданылады. жүктеу/скачать 0,83 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|