«АТОМНО-АДСОРБЦИОННЫЙ СПЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВЕ» СОДЕРЖАНИЕ Введение 1. Атомно-адсорбционная спектрометрия 2. Примеры использования метода в анализе почв 3. Современное оборудование Литература ВВЕДЕНИЕ Экспрессные методы АСА широко применяются в промышленности, сельском хозяйстве, геологии и многих др. областях народного хозяйства и науки. Значительную роль АСА играет в атомной технике, производстве чистых полупроводниковых материалов, сверхпроводников и т. д. Методами АСА выполняется более 3/4 всех анализов в металлургии.
С помощью квантометров проводят оперативный (в течение 2 3 мин) контроль в ходе плавки в мартеновском и конвертерном производствах. В геологии и геологической разведке для оценки месторождений производят около 8 млн. анализов в год. АСА применяется для охраны окружающей среды и анализа почв, в криминалистике и медицине, геологии морского дна и исследовании состава верхних слоев атмосферы, при разделении изотопов и определении возраста и состава геологических и археологических объектов и т. д. 1. АТОМНО-АБСОБЦИОННАЯ СПЕКТРОМЕТРИЯ Метод основан на поглощении ультрафиолетового или видимого излучения атомами газов.
Чтобы провести пробу в газообразное атомное состояние, ее впрыскивают в пламя. В качестве источника излучения применяют лампу с полым катодом из определяемого металла. Интервал длин волн спектральной линии, испускаемой источником света, и линии поглощения того же самого элемента в пламени очень узок, поэтому мешающее поглощение других элементов практически не сказывается на результатах анализа.
Существенным отличием атомной абсорбции от пламенно-эмиссионной спектрометрии является то, что в последнем методе измеряется излучение, испускаемое атомами в возбужденном состоянии в пламени, а атомная абсорбция основана на измерении излучения, поглощенного нейтральными, невозбужденными атомами, находящимися в пламени, которых в пламени во много раз больше, чем возбужденных.
Этим объясняется высокая чувствительность метода при определении элементов, имеющих высокую энергию возбуждения, т. е. трудно возбуждающихся. Источником света в ААС служит лампа с полым катодом, испускающая свет, имеющий очень узкий интервал длин волн, порядка 0, 001нм. Линия поглощения определяемого элемента несколько шире испускаемой полосы, что позволяет измерять линию поглощения в ее максимуме. Прибор содержит необходимый набор ламп, каждая лампа предназначается для определения только одного какого-либо элемента. «Кюветой» в ААС служит само пламя.
Поскольку в ААС соблюдается закон Бэра, чувствительность метода зависит от длины поглощающего слоя пламени, которая должна быть постоянной и достаточно большой. Источники пламени. Применяют пламя, для получения которого в качестве горючего используют ацетилен, пропан или водород, а в качестве окислителя - воздух, кислород или оксид азота (1). Выбранная газовая смесь определяет температуру пламени.
Воздушно-ацетиленовое пламя и воздушно-пропановое имеют низкую температуру (2200-2400 ОС). Такое пламя используют для определения элементов, соединения которых легко разлагаются при этих температурах. Воздушно-пропановое пламя используют тогда, когда имеются затруднения в получении ацетилена; такая замена осложняет работу, поскольку в техническом пропане имеются примеси, загрязняющие пламя. При определении элементов, образующих труднодиссоциирующие соединения используют высокотемпературное пламя (3000-3200 О,С) , создаваемое смесью оксид азота (1) - ацетилен.
Такое пламя необходимо при определении алюминия, бериллия, кремния, ванадия и молибдена. Для определения мышьяка и селена, превращенных в их гидриды, требуется восстановительное пламя, образующееся сжиганием водорода в аргоно-воздушной смеси. Ртуть определяют (беспламенным методом», поскольку она может существовать в парообразном состоянии и при комнатной температуре. Мешающие влияния. Мешающих влияний при использовании атомно-абсорбционной спектрометрии немного, проявляются они редко, что и является одним из главных преимуществ этого метода. [1-3] Преимущества и недостатки методов атомной спектроскопии Сравнительная оценка возможностей и характеристик различных оптических методов не может носить абсолютного характера в связи с большим разнообразием и спецификой задач анализа.
Различными могут быть требования к концентрационному диапазону, точности и нижним границам количественных определений.
В зависимости от массы анализируемой пробы существенно различны требования к характеристике пределов обнаружения, достигаемых применяемым методом анализа. Так, располагая большой массой пробы, можно решить задачу определения микропримесей с помощью методов анализа, характеризуемых низкими относительными пределами обнаружения. Если же в распоряжении аналитика имеется лишь малая масса пробы, метод анализа должен характеризоваться низкими абсолютными пределами обнаружения интересующих элементов-примесей.
Не последнюю роль в оценке недостатков и достоинств различных методов играет экономичность этих методов: стоимость аппаратуры, расход энергии, трудовые затраты, продолжительность анализа. Атомно-эмиссионный спектральный анализ - практически самый распространенный экспрессный высокочувствительный метод идентификации и количественного определения малых содержаний элементов. Важным достоинством метода по сравнению с другими оптическими спектральными, а также многими химическими и физико-химическими методами анализа является возможность одновременного количественного определения большого числа элементов в широком интервале концентраций с приемлемой точностью при использовании малой массы пробы.
Достоинствами метода атомно-флуоресцентного анализа являются сравнительно низкий уровень фона, высокая селективность измерений, малые спектральные помехи, что позволяет детектировать слабые аналитические сигналы и соответственно очень малые абсолютные количества элементов.
К недостаткам метода атомно-абсорбционной и в определенной мере атомно-флуоресцентной спектрометрии следует отнести затруднительность одновременного определения нескольких элементов. С точки зрения возможности определения ультрамалых абсолютных содержаний элементов-примесей (#10-11-10-12 г) из оптических атомно-спектральных методов заслуживают особого внимания новые атомно-флуоресцентные и атомно-ионизационные методы с возбуждением и ионизацией атомов с помощью перестраиваемых лазеров на красителях, а также некоторые современные варианты оптических атомно-эмиссионного и атомно-абсорбционного методов анализа.
В последнее время широкое распространение получил атомно-эмиссионный анализ с возбуждением спектров в высокостабильной индуктивно-связанной плазме (ИСП-АЭС). Современные анализаторы на основе этого метода обычно включают полихроматор с решеткой и приемники с зарядовой связью. Такая оптическая схема позволяет одновременно регистрировать все спектральные линии в ультрафиолетовом и видимом диапазонах.
Программное обеспечение современных ИСП-АЭС-анализаторов способно автоматически рассчитывать концентрацию определяемых элементов по интенсивности их спектральных линий с коррекцией фона и возможных спектральных наложений. Соответственно такие анализаторы отличаются высокой точностью и продуктивностью.[3-7] 2.
Приготовление рабочих растворов массовой концентрации 1мкг/дм3 В мерну... Необходимо использовать не менее 5 точек в указанном в таблице 2 диапа... В качестве базовой информации были использованы результаты аналитическ... Термическая атомно-абсорбционная спектроскопия как метод диагностики ф... Установлено, что основной поток ртути в озеро Байкал и его донные отло...
Литература 1. Основы аналитической химии / Под ред. Ю.А. Золотова.
В 2-х т. М.: Высш. шк 2000. 2. Основы аналитической химии. Практическое руководство / Под ред. Ю.А. Золотова.
М.: Высш. шк 2001. 3. Кунце У Шведт Г. Основы качественного и количественного анализа / Пер. с нем. М.: Мир, 1997. 4. Пилипенко А.Т Пятницкий И.В. Аналитическая химия.
В 2-х т. М.: Химия, 1990. 5. Юинг Г. Инструментальные методы химического анализа / Пер. с англ. М.: Мир, 1989. 6. Дерффель К. Статистика в аналитической химии / Пер. с нем. М.: Мир, 1994. 7. Кузьмин Н.М Золотов Ю.А. Концентрирование следов элементов.
М.: Наука, 1988. 8. Горелик Д.О Конопелько Л.А Панков Э.Д. Экологический мониторинг. В 2 т. СПб.: Крисмас 9. Моисеев Н.Н Восхождение к разуму. М «ИЗДАТ», 1993. 10. Венецкий С.И Рассказы о металлах. М «Металлургия», 1970. 11. Эйхлер В Яды в нашей пище. М «Мир», 1993. 12. Рюдт С, Химия биологически активных природных соединений, М «Мир», 1978. 13. Штефен Д Антропогенное загрязнение и здоровье, М «Мир», 1976. Ревелль П Ревелль Ч Среда нашего обитания, книга четвертая, М «Мир», 1995. 14. Барковский Е.В Введение в химию биогенных элементов и химический анализ, Минск, «Вышейшая школа», 1997. 15. Назаренко В.Т Руководство к экологизированному курсу химии, М «Просвещение», 1995. 16. Николаев Л.А Химия жизни, М «Просвещение», 1973. 17. Кукушкин Ю.Н Химия вокруг нас, М «Высшая школа», 1992. 18. И.Ю. Пархоменко, В.Л. Таусон, В.И. Меньшиков Термическая атомно-абсорбционная спектроскопия как метод диагностики форм нахождения тяжелых металлов в объектах окружающей среды и минералах 19. Баженова Л.Н Жернакова З.М Сулейманова Н.А. Спектрометрические характеристики растворов гумуса.
Исследование их комплексообразования с металлами 20. Егорова Л.С Темерев С.В Петров Б.И. Определение форм тяжелых металлов в снежном покрове после экстракции тиопирином. 21. С.С.Шацкая, Н.Ф.Глазырина, И.А. Деревягина Изучение поведения токсичных элементов в природных средах методом атомной абсорбции. 22. Рафалюк В.В Туровская Е.Н Алемасова А.С. Квантовохимическое моделирование и исследование пиролиза серосодержащих хелатов меди, кадмия свинца атомно-абсорбционным методом. 23. Т.И. Утенкова Разработка методического обеспечения атомного оптического спектрального анализа почв и биологических материалов для экологической экспертизы на токсичные металлы 24. http://www.zhdanov.ru/.