YESSENOV COLLEGE
Атомдық спектроскопия әдістері бос атомдар арқылы жарықтың жұтылу және сәуле шығару құбылыстарына негізделген, сонымен қатар олардың люминесценциясы да қолданылады. Ультракүлгін және көрінетін аумақта сәулелену арқылы қозу валентті, ал рентген сәулелену арқылы - атомдардың ішкі электрондары қозады. Атомдық спектроскопия осы үш аумақты қамтиды және әдістер бос атомдардың валентті электрондарының энергиясының өзгеруіне негізделген. Бұл процестер жоғары температурада өтеді, мысалы жалын немесе плазма қолданылады. Ең алғаш атомдық спектрлер астрономиялық зерттеулерде химиялық ақпаратты алу үшін қолданылды. XIX ғасырдың басында, екі ғалым бір - біріне тәуелсіз жүргізген зерттеу арқылы бірдей құбылыс байқады, 1802 жылы Волластон, 1815 жылы Фраунгофер зерттеулерзерттеулерінде күн сәулесінің үздіксіз 2 спектрінде қара сызықтар анықталды.
кейінірек түсіндірілді, яғни 1859- 1861 жылдары Кирхгоф пен Бунзен тұз буларына жалын әсері нәтижесінде алынған зерттеулер арқылы сызықтардың мәні ашылды. Олардың эксперименттерінің негізгі нәтижелері мынадай тұжырымдардан тұрады: Спектрдегі байқалатын сызықтар қосылыстар емес, бос атомдардың болуына байланысты. Белгілі бір толқын ұзындығында жарықты жұтуға қабілетті атомдар дәл сондай толқын ұзындығында жарық шығарады (шығару және жұту процестерінің сәйкестік заңына сай). Спектрлерде байқалатын сызықтар белгілі бір элементті сипаттайды. 3
спектроскопия негізін құрады және спектральды талдау деп аталды. Басында бұл әдіс қосылыс туралы сапалық және жартылай сандық мәлімет берді. Кейін атомдардың эмиссиондық табиғатына қарай жаңа элементтер ашылды. 1920 жылдары сандық талдау қатарына атомды - жатқызылды. абсорбциялық 1960 жылдары талдау, атомды - эмиссионды, кейін ол плазмамен индуктивті немесе сыйымдылықты байланысқан әдістері шықты. Спектроскопия бастамасы болған жұлдыздар плазмасы жерге түсті және шеңбер тұйықталды. 4
Химиялық қосылысқа жоғары температурамен әсер еткенде спектрдің үш түрі пайда болады: үздіксіз, жолақты және сызықты. 5
Кирхгоф пен Бунзен тұжырымдамасы бойынша атомдық спектрлер тек белгілі бір атомға немесе ионға тәуелді. Спектральды сызықтар арқылы сапалық мәлімет аламыз. Атомдық спектрдің сызықтық табиғатын түсіну үшін атомның Бор моделі қолданылдады. Зерттелетін қосылыстың табиғатына қарай толқындық сан мен энергия теңдеулері түрлі боп келеді. Жиі қолданалытын негізгі ережелері: Атом спектрлері сызықтарының сериялық құрылымы Бір валентті электроны бар көп электронды жүйелер Көп валентті электрондары бар көп электронды жүйелер Ауыр элементтер Аталған ұғымдарда Бор моделі фотонға, энергияға квант санына байланысты түрлі теңдеулер арқылы өрнектеледі. 8
Тек ауыр элементтердің ерекшеліне тоқтала кетейік. Атомдық номері үлкен, соның ішінде ауыр металдар үшін спектр алу күрделі. Мысалы, вольфрам үшін 8000- ға жуық атомдық спектрлік сызықтар белгілі. Спектрлердің осындай күрделілігі талдау үшін кедергі келтірмейді және практикада қолданыла береді. «Спектрлік сызық» атауының тарихи маңызы зор, тіркеуші құрал ретінде қолданылатын спектроскоп немесе фотопластинка сияқты жазу құрылғысынан алынған ені 10 −3 нм атомдық спектрлер шынымен сызық түрінде қабылданады. Қазіргі заманғы аналитикалық құралдармен жабдықталған компьютерлерге немесе плоттерге негізделген жазу құрылғылары жеке бөлшектердің спектрін ажыратып, белгілі бір пішіні және жеткілікті түрде өлшенетін ені бар спектрлік жолақ ретінде анықтауға мүмкіндік береді. 9
спектроскопия әдістері Дәріс жоспары: Атомдық- эмиссиялық спектроскопия (АЭС). АЭС әдісінің ерекшеліктері, қолданылуы. Атомдық- флуоресценциялық спектроскопия (АФС). Атомдық- абсорбциялық спектроскопия (ААС) әдісінің негізі. ААС әдісінің артықшылықтары мен кемшіліктері.
Атомизатор Температура, 0 С Анықталатын элементтер Жалын 1500- 3000 Оңай қозатын 40 элемент Доға 3000- 7000 Көпшілік элементтер Ұшқын 10000-12000 Барлық элементтер Плазма 6000-10000 70 элемент
Визуальды анализ – стилоскоп (СП- 2), стилометр (СЛ- 11) Фотографиялық анализ – А) спектрографтар (ИСП- 22, ИСП-28) Б) дифференциалды спектрографтар (ДФС- 10, ДФС- 13) Әр түрлі спектрометрлер
2- оптикалық система 4- айналы объектив 6 – объектив 1 - қоздыру көзі 3 - кіреберіс саңылау 5 – диспергиялық призма 7 - фотопластинка 7
Спектральдық кедергілер: а) өздік сіңіру ә) фонның сәуле шығаруы және сіңіруі б) спектр сызықтарының қабаттасуы Химиялық кедергілер Физикалық кедергілер
Сапалық анализ соңғы (аналитикалық) сызықтар бойынша жүргізіледі Сандық анализ әдістері: -градуировкалық график әдісі -ішкі стандарт әдісі -қоспа қосу әдісі
λ 1 λ 2 a 1 a 2 элемент спектрі λ х Анықталатын Fe спектрі
Атомизатор Анықтау шегі,% Анализ қайталан- ғыштығы Анықтау дәлдігі,% Жалын 10 - 7 0,01- 0,05 2- 4 Ұшқын 10 - 4 - 10 - 6 0,05- 0,1 1- 5 Доға 10 - 3 - 10 - 5 0,1- 0,2 3- 7 Плазма 10 - 8 0,01- 0,05 2- 4
A + hν A* A* A + hν Сәуле көздері (қоздыру көздері): Разрядты лампалар Лазер көзі
А + hv→ A* J Екі түрлі атомизатор пайдаланады: жалынды атомизатор электротермиялық атомизатор - арнайы электр пеші. Монохроматты сәуле көздері: - ойық катодты лампалар; - электродсыз разрядты лампалар. Атомдардың жарық сіңіруі Бугер - Ламберт - Бер заңына негізделген. lg J 0 k c l A
1- ойық катодты лампа 2- модулятор 3- атомизатор 4- монохроматор 5- детектор 6- анализденетін ерітінді
Градуировкалық график әдісі Салыстыру әдісі Қоспа қосу әдісі Сигналды өлшеуге екі түрлі кедергі болады : а) химиялық б) физикалық
өте сезімтал әдіс, анықтау шегі 10 -3 мкг/мл талғамды әдіс. экспрессті әдіс дәлдігі жоғары әдіс (қателігі 1- 4%) 80 элемент анықтауға болады (радиоактивті элементтерден басқа). құймаларды, топырақты, суды анализдеуге болады.
әрбір элемент үшін өзінің ойық катодты лампасы қажет; сапалық анализ жүргізуге болмайды; бұл әдіспен С, Р, галогендерді анықтауға болмайды, себебі олардың резонансты спектрі алыс аймақта орналасқан; сынаманы ерітіндіге ауыстыру керек, ол үшін реактивтер және уақыт қажет.
Сәуле көзі – ойық катодты лампа Атомизатор – жалын және электротермиялық пеш Монохроматор – дифракциялық тор Сәуле қабылдағыш – фотоэлектронды күшейткіш
Сәуле көзі – ойық катодты лампа Монохроматор – диспергиялық призма Сынама көлемі – 10 мкл Атомизатор – электротермиялық пеш, максимальды температурасы – 2800 0 С Сәуле қабылдағыш – фотоэлектрлік сигнал өзгерткіш
