EMISIONE OPTIČKE METODE

Презентација на тему: "EMISIONE OPTIČKE METODE"— Транскрипт презентације:

1 EMISIONE OPTIČKE METODE
dr Dragan Manojlović, dr Tatjana Verbić, Hemijski fakultet Beograd

2 Emisione metode se zasnivaju na ispitivanju svetlosti koju emituje analizirana supstanca. Kvalitativna analiza kod ovih metoda se zasniva na činjenici da je talasna dužina emitovanog zračenja određena strukturom atomskog omotača koji je karakterističan za svaki element. Kvantitativna analiza se zasniva na vezi između intenziteta emitovane svetlosti i broja čestica koje je emituju.

3 Emisione metode se u principu mogu koristiti za identifikaciju i određivanje svih elemenata u periodnom sistemu. U praksi se emisione metode koriste za određivanje sedamdesetak elemenata (metala i nemetala), a uzorci mogu biti čvrsti, tečni i gasoviti. Količina uzorka je mala, obično nekoliko miligrama, a ponekad i manja od miligrama.

4 Uzorci se najčešće direktno analiziraju, bez prethodne obrade i razdvajanja. Emisione metode imaju i neke nedostatke: skupi aparati, relativno mala preciznost i tačnost oko 5%, mogu se odrediti samo elementi koji ulaze u sastav uzorka a ne i jedinjenja, uzorak se u toku analize razara.

5 Izvor svetlosti, odnosno izvor pobuđivanja, je uzorak kome je dovedena potrebna količina energije za pobuđivanje njegovih atoma (plamen, luk, varnica, ICP, lampa sa šupljom katodom, itd) Optički delovi imaju ulogu da usmere optički snop i da mu daju željeni pravac.

6 To su razna sočiva, ogledala, a izbor materijala zavisi od spektralne oblasti.
Kao disperzioni element danas se, uglavnom, koristi difrakciona rešetka. Kod jednostavnijih aparata (plameni fotometar) još se koriste filteri. Kao detektor zračenja koristi se fotografska ploča ili fotoelektrična detekcija, fotoćelija i fotomultiplikator.

7 PLAMENOFOTOMETRIJSKA ANALIZA

8 Plamena fotometrija je emisiona metoda analize kod koje se kao sredstvo pobuđivanja koristi plamen dobijen oksidacijom gorivnog gasa (butan, acetilen, vodonik,..) kiseonikom ili vazduhom. U plamenu se mogu pobuditi atomi alkalnih i zemnoalkalnih metala, In, Cr, Mn, Co, Cu, Ag i neki drugi elementi čija je energija ekscitacije mala - ukupno oko 40 elemenata. Tačnost plamenofotometrijskih određivanja iznosi 2-4%

9 Rastvor supstance koja se određuje raspršuje se u plamenu pomoću posebnog sistema raspršivača u vidu fine magle (aerosola). Od trenutka raspršivanja rastvora do momenta emitovanja EM zračenja, odigrava se niz procesa. Isparavanjem rastvarača zaostaje fini prah čvrste supstance koja zatim prelazi u gasovito stanje.

10 Nakon toga sledi proces disocijacije, pri čemu nastaju neutralni atomi koji apsorpcijom zračenja odgovarajuće talasne dužine prelaze u pobuđeno stanje. Vraćanjem u osnovno stanje emituje se zračenje karakteristično za atome koji ga emituju.

11

12

13 U plamenu dolazi i do pobuđivanja nedisosovanih molekula zbog čega se emisija plamena osim linijskog (atoma i jona) sastoji i od trakastog (molekulskog) spektra. Na rezultate plamenofotometrijske analize utiče veći broj faktora koji dovode do sistematskih grešaka pa o njima moramo voditi računa prilikom analize. Na proces isparavanja prvenstveno utiče gustina i površinski napon analiziranog rastvora.

14 Ove veličine zavise od sastava rastvora i temperature pa se povećavanjem temperature za 10 do 20oC povećava intenzitet emitovanog zračenja. U prisustvu površinski aktivnih supstanci koje smanjuju površinski napon, obezbeđuje se efikasnije raspršivanje, a samim tim se povećava i intenzitet emitovane svetlosti. Suprotan efekat se javlja u prisustvu tečnosti koje povećavaju površinski napon (glicerin, šećer, proteini itd.).

15 U plamenu je moguće i odigravanje procesa jonizacije.
Ovaj proces zavisi od temperature plamena i utiče na intenzitet emitovane svetlosti. Većina elemenata se plamenofotometrijski određuje pomoću spektralnih linija koje potiču od neutralnih atoma. Proces jonizacije ispitivanog elementa dovodi do smanjenja intenziteta spektralnih linija.

16 Ukoliko je u plazmi prisutno više elemenata proces jonizacije može dovesti do povećanja intenziteta spektralnih linija analiziranog elementa Ukoliko su u plazmi prisutna dva elementa, koji mogu da se jonizuju: M1  M1+ + e- M2  M2+ + e- Ukupna koncentracija elektrona u plazmi plamena biće:   e- = M1+ + M2+

17 Povećanje broja elektrona u plamenu dovodi do pomeranja ravnoteže u pravcu stvaranja neutralnih atoma. Efekat suzbijanja jonizacije objašnjava pojačivačko dejstvo alkalnih metala. Intenzitet emitovane svetlosti karakteristične za Rb u prisustvu K biće veći zbog povećanog broja elektrona koji suzbijaju jonizaciju Rb, odnosno povećavaju broj neutralnih atoma Rb.

18 Nastajanje teško rastvornih soli ili slabo disosovanih jedinjenja u plamenu takođe, dovodi do smanjenja intenziteta emitovane svetlosti. U plamenu se stvaraju stabilni oksidi i hidroksidi metala. Najstabilniji su oksidi zemnoalkalnih metala-stepen termičke disocijacije CaO iznosi svega 4,7% i ovi elementi se često određuju preko molekulskih traka njihovih oksida.

19 Intenzitet emitovane svetlosti bitno zavisi i od anjonskog sastava rastvora. U većini slučajeva (izuzimajući anjone organskih kiselina) prisustvo anjona dovodi do smanjenja intenziteta emitovane svetlosti odnosno anjonskog efekta. Najjači efekat je u prisustvu sulfatnog i fosfatnog jona.

20 Suština uticaja anjona je veoma složena, ali je sigurno da njihovo prisustvo onemogućava proces isparavanja čvrste supstance, što izaziva opadanje broja neutralnih atoma u plamenu. U prisustvu sumporne i fosforne kiseline onemogućeno je određivanje kalcijuma u rastvoru zbog stvaranja stabilnih, teško rastvornih jedinjenja. Sličan efekat pokazuju i neki katjoni kao što je aluminijum, koji ometa plamenofotometrijsko određivanje kalcijuma i stroncijuma usled stvaranja kalcijum i stroncijum aluminata.

21 Kvalitativna analiza Plamenofotometrijski se može izvesti i kvalitativna analiza uzorka jer je svetlost koja se emituje karakteristična za svaki element koji se nalazi u uzorku. Sa aparatima koji poseduju disperzioni element mogu se analiyirati veoma složeni uzorci, dok se kod aparata sa filterima može odrediti samo manji broj elemenata. Princip: prvo se očitava fotostruja za slepu probu pri čemu se svetlosni snop propušta kroz odgovarajuće filtere karakteristične za određeni element. Zatim se na isti način očitava fotostruja za ispitivani rastvor.

22 Kvantitativna analiza
Intenzitet spektralnih linija nekog elementa srazmeran je njegovoj koncentraciji. U manjem intervalu koncentracija, zavisnost intenziteta od koncentracije je linearna. Do odstupanja od linearnosti dolazi u sledećim slučajevima:   pri niskim koncentracijama ispitivanog elementa, zbog nedovoljne osetljivosti određivanja,

23 pri visokim temperaturama plamena, zbog procesa jonizacije,
pri visokim koncentracijama ispitivanog elementa, zbog pojave samoapsorpcije. Zbog niza ometajućih faktora koncentracija neke ispitivane vrste se ne može izmeriti direktno merenjem fotostruje.

24 Neophodno je imati odgovarajuće standardne rastvore, koji sadrže sve komponente kao i ispitivani rastvor i samo se razlikuju po sadržaju ispitivanog elementa. Kada se raspolaže ovakvim rastvorima onda se koncentracija ispitivanog elementa može veoma jednostavno odrediti metodom kalibracione prave.