1DOBRODOLI

NA PREDAVANJE

Prof. dr Mirjana Medenica

ATOMSKI SPEKTRI

ATOMSKA SPEKTROMETRIJA

1. APSORPCIONA SPEKTROMETRIJA

X Atomska apsorpciona (AAS)Y Molekulska apsorpciona (IR, UV-VIS)

2. EMISIONA SPEKTROMETRIJA

X Plamena fotometrijaY Fluorimetrija

2Promena energetskog nivoa

APSORPCIJA I EMISIJA

SPEKTAR

ENERGETSKINIVOI U ATOMU

hc/ 3E3

hc/ 2E2

hc/ 1

h E E = 1 0

E0 (OSNOVNO)

E1 (POBUENO)

3ATOMSKA SPEKTROSKOPIJA

E0

E1E2

E3

Apsorpcija Emisija

Joseph von Fraunhofer

(17871826)

4Emisioni spektar

Apsorpcioni spektar

Zagrejan element Diskontinualni

emisionispektar

Apsorpcionispektar

Pareelementa

Apsorpcija obrnuta emisiji

Alan Walsh (1916-1998 )

Otac AAS

Atomska apsorpcionaspektrometrija

ta je to?

Odreivanje elemenata, najee metala, u istom stanju, jedinjenjima ili smeama

1955

5Kakav je princip?

Termikim putem se izvri disocijacija jedinjenja, a analizirani atom se prevede u nejonizovano i nepobueno, tj. osnovno stanje

Atomsko stanje

} Atomi apsorbuju rezonantnu talasnu duinu

} Teni uzorak uvodi se strujom gasova u plamen

} Atomi u aeroslolu (atomska para) Plazma

} Kroz plazmu se proputa svetlost talasne duinekoja odgovara rezonantnoj liniji datogelementa

ta je to rezonantna talasna duina?

To je talasna duina koju bi element (atom) emitovao kada bi se nalazio u pobuenom stanju

6Materija apsorbuje svetlost one talasne duine koju i emituje

Gustav Kirchhoff

(1824 1887)

Smanjenje intenziteta upadnogmonohromatskog zraenja posle proputanjakroz atomsku paru uzorka proporcionalno je koncentraciji ispitivanog elementa

Plazma

I0 Ip

Apsorbovana energijaproporcionalna je broju nepobuenih atoma

Na visokoj temperaturi isparava rastvara,zatim dolazi do disocijacije molekula i stvaranja slobodnih, neutralnih atoma

Kako se uzorak u tenom stanjuprevodi u plazmu?

Kolika je potrebna temperatura?

Mora biti optimalna, da atomi ne bi preliu pobueno stanje!

7( )( )KTEpp pmmNN /00 / =Broj atoma u pobuenom stanju

Ludwig Boltzman

(1844 1906)

Np Broj atoma u pobuenom stanju

N0 Broj atoma u osnovnom stanju

mp Statistika masa pobuenih atoma

Ep Energija aktivacije (potrebna da se atom prevede u pobueno stanje)

K Bolcmanova konstanta

T Temperatura

EpNp T

Za svaki element postojioptimalno temperaturno podruje

u kome se najvei broj atomanalazi u nepobuenom

(osnovnom) stanju

Kvantitativna analiza

bnkII

p

=0logI0 Intenzitet upadnog zraenja

Ip Intenzitet proputenog zraenja

k Koeficijent proporcionalnosti

n Broj atoma

b Duina optikog puta

c

8ckIIAp

== 0logLamber-Berov zakon

k Koeficijent proporcionalnosti (zavisi od prirode elementa, talasne duine rezonantne linije i debljine sloja, tj. duine optikog puta

Kalibraciona kriva

ema ureaja

Izvor zraenja Atomizer Monohromator Detektor

Uzorak

Gorivni gasOksidacioni gas

9DETEKTOR (Fotomultiplikator)

IZVOR ZRAENJA monohromatski(Lampa sa upljom katodom)

ATOMIZER (stvaranje slobodnih atoma)

MONOHROMATOR (izdvajarezonantnu liniju)

Lampa sa upljom katodom

Neon Argon

Kvarc+

- X

X X + hAr+ + X X

10

ATOMIZER

} Mora da obezbedipotpunu atomizaciju uzorkapobuivanje atoma minimalno

} Plamen izvor atomizacijePlamenik sa gasovima gorivni i oksidacioni

Kiseonik / Acetilen3000Al, V, Si ...

Vazduh / Acetilen2300Zemnoalkalnimetali

Vazduh / Propan1950Alkalni metali,Zn, Cu, Cd, Pb

SMEA GASOVATEMPARATURA

(C)UZORAK

11

Monohromator

PRIMENAAnaliza elemenata u koncentracijama

ppm (pars per million)

BIOHEMIJA (Na; K; Ca; Mg; Fe u hemoglobinu)

TOKSIKOLOGIJA (Cd, Zn, Pb, Hg)

BROMATOLOGIJA (namirnice)

SANITARNA HEMIJA (voda, zemljite, posue)

Elementi koji se odreuju pomou AAS

12

s

Atomska emisiona spektrometrija

Robert Bunsen

(1811 1899)

Gustav Kirchhoff

(1824 1887)

1860

Soli nekih metala u

plamenu daju karakteristino

obojene spektre

13

Neon ArgonNa

H2

Fe

AAS PF

14

PLAMENA FOTOMETRIJA

Merenje intenziteta zraenjaelemenata EKSCITIRANIH u plamenu

Intenzitet emitovanog zraenjaproporcionalan je broju atoma u pobuenom stanju, tj. koncentraciji uzorka

Kakav je princip?

ema ureaja

DetektorMonohromatorGorionik

Uzorak Izvor zraenja

15

Plamen1. Atomizacija disocijacija jedinjenja na atome2. Pobuivanje atoma

3. Smea gorivnog(propan, butan, acetilen) i

oksidacionog gasa(vazduh, kiseonik, azotsuboksid)

4. Rastvara otpari, uzorak se atomizira i toplotomprelazi u pobueno stanje

ta se deava dalje?

Atom iz pobuenog stanja, povratkom u osnovno, emituje karakteristino zraenje

X + E XX X + h

chhE == Linija spektra

Intenzitet emisionih spektralnih linija zavisi od broja pobuenih atoma, tj. od koncentracije elementa

pNAhI = A koeficijent proporcionalnosti (verovatnoa

prelaza)

Np broj pobuenih atoma

16

I = f (c)

Monohromator

Izdvaja karakteristinu spektralnuliniju

} U vidljivoj oblasti obojeni ili interferentni filtri:Za odreivanje K, Na, Ca, Li,

} U ostalim spektralnim oblastima optiki filtri

Detektor

Fotoelije

Fotomultiplikatori

17

PRIMENA

Odreivanje alkalnih i zemnoalkalnih metala u:

Biolokom materijalu,

Namirnicama,

Vodi, itd,

Uporedni pregled

Uzorak

Izvor zraenja

Metoda

Atomi u pobuenom

stanjuAtomsko stanje

UzorakLampa saupljomkatodom

EmisionaApsorpciona

Plamenafotometrija

Atomskaapsorpciona

spektrometrija

18

Vrste spektaraKontinualni

Emisioni

Apsorpcioni

Kontinualni

Emisioni

Apsorpcioni

... INETO ZA OPTU KULTURU

THE PAINTER'S FATHER, 1497

19

THE DEATH OF ORPHEUS, 1494

Albrecht Drer, Self-portrait, 1500.