ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Выбор оптимальных условий анализа из "Методы оптической спектроскопии и люминесценции в анализе природных и сточных вод" При выборе оптимальных условий выполнения анализа прежде всего стремятся выполнить два требования снижение предела обнаружения определяемых элементов и обеспечение высокой надежности результатов определения. При выборе способа атомизации остановимся на пламени, которое до сих пор остается удобным, стабильным и экономичным способом получения атомных паров. В течение многих лет практически в любом атомно-абсорбционном спектрометре применяли воздушно-аце-тиленовое пламя с предварительным смешением и горелкой камерного типа с щелевой насадкой. И в настоящее время это пламя успешно применяют для определения содержания большинства элементов, не образующих термостойких оксидов. Воздушно-ацетиленовое пламя непригодно для определения металлов с энергией связи металл — кислород выше 5 эВ, например алюминия, тантала, титана, циркония, энергия связи которых соответственно равна 5,98 эВ, 8,4 эВ, 6,9 эВ, 7,8 эВ [311]. Это объясняется необходимостью более высоких температур пламени для элементов с высокой температурой парообразования. Более высокие температуры можно получить при горении смеси кислород — водород и ацетилен — кислород, но эти смеси имеют высокую скорость горения и трудно поддаются контролю. Поэтому предложенная Виллисом [320] смесь оксид азота(I) — ацетилен сразу получила широкое признание, поскольку наряду с высокой температурой она обладает низкой скоростью распространения пламени [321] и тем самым более безопасна в работе, чем смеси с кислородом. [c.112] Таким образом, наиболее применяемыми газовыми смесями являются воздух — ацетилен и оксид азота (I)—ацетилен. [c.112] Б табл. 3.4 приведены результаты расчета газового состава и температуры пламени воздух — ацетилен и оксид азота (I) — ацетилен для различных соотношений окислитель — горючий газ, выполненного Львовым с сотр. Расчеты проведены исходя из предположения о термодинамическом равновесии. Результаты представлены в виде зависимости температуры и состава от параметра а, характеризующего мольное отношение окислитель горючий газ для стехиометрического процесса (сгорание до СО2 и Н2О) а=1. Таким образом, значения 1 соответствуют обедненным смесям, а значения а 1 — обогащенным смесям. Расчеты для пламен воздух — ацетилен и оксид азота(I) — ацетилен выполнены при а = 0,20—0,60 (более обедненные пламена на практике не используют, так как вследствие поступления воздуха из атмосферы во внешние зоны они неустойчивы). [c.113] В зависимости от отношения горючее окислитель, и голубой диффузионной зоны внешнего конуса [311]. [c.115] В воздушно-ацетиленовом пламени различают следующие три основные зоны внутренний конус, тонкую реакционную граничную зону и зону внешнего конуса (рис. 3.4). Пространственное расположение каждой из зон, их высота, специфичность и активность проходящих в них процессов (дегидратация, испарение, диссоциация химических соединений, окислительно-восстановительные процессы и др.) обусловлены термодинамическими характеристиками пламени. Каждой из зон свойственны свои основные процессы и свои влияющие на них факторы. В связи с этим при выборе оптимальных условий определения того или иного элемента следует обратить внимание не только на рекомендации, касающиеся состава газовой смеси, но и на указания об использовании конкретной фото-метрируемой зоны пламени. [c.115] Неоднородность распределения атомов по высоте пламени обусловлена как скоростью испарения раствора, так и скоростью реакции диссоциации присутствующих в пламени соединений (гидроксидов, оксидов и т. д.). Иными словами, время жизни свободных атомов различных элементов зависит от степени их сродства к кислороду и некоторым радикалам углеводородных пламен [322]. Действительно, для элементов с высокой степенью сродства к кислороду зона максимальной абсорбции в пламени ограничена небольшим участком с наибольшей температурой над вершиной внутреннего конуса — 6—12 мм над основанием горелки [323—326]. Концентрация образующихся атомов магния также весьма чувствительна ж изменению высоты фотометри-руемого участка пламени. В качестве примера приводим графики зависимости температуры воздушно-ацетиленового пламени от высоты зоны над основанием горелки (рис. 3.5) и график зависимости абсорбции линии магния от высоты фотометрируемой зоны (рис. 3.6). В табл. 3.5 приведены зависимости аналитического сигнала при определении сурьмы и меди от высоты фотометрируемого участка пламени [327]. [c.115] В реальных условиях проведения анализа следует учитывать одновременно многие факторы состав газовой смеси, расход окислителя и горючего, неоднородность структуры пламен, ток питания лампы и многие другие. Некоторые условия определения химических элементов приведены в табл. 3.6. [c.116] Большое значение при выборе оптимальных условий выполнения анализа имеет также правильный выбор режима работы источников резонансного излучения, в качестве которых чаще всего используют лампы с полым катодом. Интенсивность излучения лампы, которая может быть использована для снижения уровня шумов фототока, обычно возрастает при увеличении силы тока питания лампы. Однако с увеличением силы тока ламп иногда наблюдается уменьшение аналитического сигнала, а для таких легколетучих металлов, как цинк, магний и кадмий, появляется эффект самообращения линий, приводящий к ослаблению интенсивности центральных участков этих резонансных линий (рис. 3.7). Поэтому для источников излучения линий этих металлов рабочие токи ограничены для ламп с полым катодом до 15—20 мА и для высокочастотных ламп — до 160—180 мА. [c.116] Выбор резонансных линий обычно несложен [328, 329]. Наиболее чувствительные линии приведены в табл. 3.6. Выбор оптимальной ширины щели монохроматора определяется характером излучаемого источником света спектра и возможностью расширения аналитической линии при данной ширине щели [312,330]. [c.116] Для определения некоторых элементов, содержащихся в воде в очень малых количествах, а также для щелочных и щелочноземельных элементов рекомендуется использование пламенной эмиссии [табл. 3.7]. [c.117] Вернуться к основной статье