Absorbtie Atomica

METODE DE ANALIZA INSTRUMENTALA

Metode spectroscopice

Catedra de Chimie Analitica si Analiza Instrumentala

CHIMIE ANALITICA CANTITATIVA

3. Spectroscopia (optica) atomica


Conf. dr. Ede Bodoki - Chimie Analitica Instrumentala 2014-2015 3

DEFINITII DEFINITII pentru msurtorile prin spectroscopie atomic,

trebuie formai atomii analitului, de obicei sub forma unor vapori de atomi (faza gazoasa)

Atomizare procesul prin care proba este convertit n vapori de atomi liberi si/sau ioni

Atomizor instrumentul de producere a vaporilor

atomizare n flacr

atomizare electrotermal

atomizare n plasm


TEHNICI TEHNICI se utilizeaz 3 tehnici majore

spectroscopia de absorbie atomic

spectroscopia de emisie atomic

spectroscopia de fluorescen atomic


TEORIA SPECTROSCOPIEI OPTICE ATOMICE (SOA) (1) TEORIA SPECTROSCOPIEI OPTICE ATOMICE (SOA) (1)

spectrele atomice constau din linii discrete care apar din tranziiile electronilor ntre nivelele energetice


TEORIA SPECTROSCOPIEI OPTICE ATOMICE (SOA) (2) TEORIA SPECTROSCOPIEI OPTICE ATOMICE (SOA) (2)

ficare tip de atom are o diagram de nivele energetice i un spectru atomic unic


TIPURI DE SPECTRE OPTICE ATOMICE (1) TIPURI DE SPECTRE OPTICE ATOMICE (1)

Spectre de absorbie atomic (EAS)

spectre care rezult din absorbia unei radiaii de o anumit lungime de und de ctre o prob atomizat

Spectre de fluorescen atomic (FAS)

spectre produse de detecia fotonilor emii la relaxarea unei probe aduse iniial n stare excitat de ctre o radiaie electromagnetic

detecia are loc la o lungime de und mai mare dect cea de excitare


TIPURI DE SPECTRE OPTICE ATOMICE (2) TIPURI DE SPECTRE OPTICE ATOMICE (2)

Spectre de emisie atomic (EAS)

spectre produse de detecia fotonilor emii la relaxarea unei probe aduse iniial n stare excitat printr-o surs de nclzire

linii observate

linii de rezonan produse de relaxarea unui electron din starea excitat la cea de baz

linii de nerezonan - produse de relaxarea unui electron din starea excitat ntr-o alt stare excitat

Spectroscopia de absorbie atomic



ATOMIZAREA N FLACR (1) ATOMIZAREA N FLACR (1)

Nebulizarea

conversia probei lichide ntr-un spray fin de particule (aerosol)

Desolvatarea

atomii solizi sunt amestecai cu un combustibil gazos

Volatilizarea

atomii solizi sunt transformai n vapori (n flacr) vapori de specii atomice, moleculare i ionice



Soluie de analit

Spray

Aerosol solid-gaz

Molecule gazoase

Atomi

Ioni atomici

Nebulizare

Desolvatare

Volatilizare

Molecule excitate

Atomi excitai

Ioni excitai

h molecular

h atomic

h ionic



12

Profilurile de temperatur din flacr

Profilurile de absorbie n flacr


TIPURI DE FLACR TIPURI DE FLACR Flcri pe baz de

acetilen

acetilen / aer 2100 C 2400 C

acetilen / N2O 2600 C 2800 C

acetilen / O2 3050 C 3150 C


ATOMIZAREA N FLACR ATOMIZAREA N FLACR


ATOMIZAREA ELECTROTERMAL (1) ATOMIZAREA ELECTROTERMAL (1)

n furnal de grafit



nclzirea cuptorului prin aplicarea unui curent electric



cuptor de grafit nclzit transversal


ETAPELE ATOMIZRII ELECTROTERMALE ETAPELE ATOMIZRII ELECTROTERMALE

mrimea probei: 0,5 L 20,0 L program de nclzire

uscare 50 - 150C ~ 60 s

ardere 150 - 600C ~ 60 s

atomizare 2000 - 3000C ~ 5 s

modificatori n matrice pentru scderea volatilitii Pb2+ + NH4

+ + Cl- + CO32- NH4Cl(s) + PbCO3(s)


INSTRUMENTAIA PENTRU AAS INSTRUMENTAIA PENTRU AAS

Surse de radiaie

limea de band a surselor trebuie s fie mai ngust ca i limea de band de absorbie

se utilizeaz surse liniare

lamp cu catod cavitar

lamp cu descrcare fr electrozi

Sursa radiatii

Atomizor Monocromator Detector Amplificare Procesare Afisare

Proba


LAMPA CU CATOD CAVITAR LAMPA CU CATOD CAVITAR


LAMPA CU DESCRCARE FR ELECTROZI LAMPA CU DESCRCARE FR ELECTROZI


AAS MONOFASCICOL AAS MONOFASCICOL


AAS DUBLU FASCICOL AAS DUBLU FASCICOL


INTERFERENE N AAS INTERFERENE N AAS spectrale

suprapunerea liniilor AA sau EA

datorate fondului necesit corecii

chimice

formarea unor compui greu volatili

formarea unor oxizi metalici

ionizarea

Spectroscopia de fluorescen atomic



SPECTROSCOPIA DE FLUORESCEN ATOMIC (FAS) SPECTROSCOPIA DE FLUORESCEN ATOMIC (FAS)

Spectroscopia de emisie atomic



INSTRUMENTAIE PENTRU EAS INSTRUMENTAIE PENTRU EAS

sursa este cu precdere plasma n locul flcrii


SURSE CU PLASM SURSE CU PLASM

Plasma

amestec gazos neutru electric

format din cationi i electroni

puternic ionizat

temperatur de ~ 10,000 K

Surse

plasma cuplat inductiv (ICP)

plasm n curent direct (DCP)

plasma indus de microunde (MIP)


ICP ICP


INSTRUMENTAIE PENTRU EAS (1) INSTRUMENTAIE PENTRU EAS (1)

instrument secvenial


INSTRUMENTAIE PENTRU EAS (2) INSTRUMENTAIE PENTRU EAS (2)

instrumente multicanal


COMPARAREA TEHNICILOR COMPARAREA TEHNICILOR

FAAS ETA-AAS ICP-AAS

Analiz calitativ Slab Slab Bun

Analiz cantitativ Foarte bun

Excelent Excelent

Cost $15,000+ $30,000+ $100,000+

Analiz simultan multielement Dificil

Foarte Dificil

Uoar

Limite de detecie ppm < ppb < ppb - ppt


CARACTERISTICI CARACTERISTICI informaii calitative i cantitative (domeniu ppm-ppt) a

peste 70 de elemente

analize rapide, selectivitate ridicat

surse de neliniaritate auto absorbie (n special n flacr), ionizare (la concentraii mici i utilizarea liniilor atomice)

linearitate FEAS (2-3 ordini de mrime); ICP sau DCP (4-5 ordini de mrime)


ANALIZA CANTITATIVA ANALIZA CANTITATIVA

Limite de detectie

Documents

Absorbtie Atomica