Материал: Определение содержания металлов в неорганических материалах атомно-эмиссионным методом Практикум

образования молекул из атомов и нейтрализации ионов, от молекулярных полос с близкими линиями.

Качественный и количественный анализ производят обычно по так называемым аналитическим линиям, являющимися в случае определения малых содержаний элементов наиболее интенсивными в спектре излучения данного элемента. Под интенсивностью понимается та часть энергии излучения линии в источнике света, которая регистрируется приёмником. Интенсивность спектральных линий растет с увеличением концентрации элемента в пробе.

Количественный анализ может быть выполнен только при наличии образцов того же или максимально близкого состава и свойств, что и анализируемые образцы, но содержащие разные известные количества определяемого элемента – стандартов, позволяющих установить зависимость между содержанием элемента в пробе и регистрируемой интенсивностью аналитической линии. Эта зависимость представляется в виде градуировочного графика, пользуясь которым можно по интенсивности аналитической линии элемента в анализируемой пробе найти его содержание. Обычно эти графики

удовлетворительно описываются эмпирическим уравнением Ломакина-Шайбе:

Iл = асb , (1)

где Iл – средняя интенсивность аналитической линии, установленная по нескольким спектрам данного образца; с – концентрация (или абсолютное количество) элемента в пробе; а и b – постоянные, значения которых могут быть различными для разных спектральных линий, содержаний элементов, а также в зависимости от некоторых параметров метода анализа.

В области малых содержаний определяемых элементов постоянная b, как правило, равна единице, то есть связь между регистрируемой интенсивностью линии и содержанием элемента в пробе оказывается линейной. В общем случае, в соответствии с уравнением (1), линейная зависимость имеет место между логарифмом содержания определяемого элемента.

Реальные градуировочные графики (построенные в координатах lgIл–lgc) непрямолинейны в области очень малых содержаний элементов, если стандарты загрязнены неучтёнными количествами определяемых элементов или на аналитическую линию накладывается какая-либо посторонняя линия (в том числе полоса молекулярного спектра).

Количественные определения проводят по относительной интенсивности линии, которая практически не зависит от условий возбуждения и испарения. Относительная интенсивность линии – это отношение ее интенсивности к интенсивности линии сравнения. В качестве линии сравнения может быть использован элемент основы или специально введенный в пробу в одних и тех же количествах элемент – внутренний стандарт, а также сплошной фон. В

последнем случае для количественных определений используется уравнение

где Iф – интенсивность фона около аналитической линии.

6

АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ

Спектрограф СТЭ-1 Система регистрации и обработки атомно-эмиссионных спектров

(фотоэлектронная кассета производства ООО «МОРС»). Генератор дуговой Прима-ACD (ОАО «ИВС»). Весы аналитические.

Стандартные образцы состава порошка графитового. Образец порошковой пробы.

Электроды графитовые диаметром 6 мм: с каналом глубиной и диаметром 4 мм и заточенные на конус.

Подставка для электродов из кварцевого стекла.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

1. Получение спектра стандартов и проб На аналитических весах взвесить одинаковое количество стандартного

образца, аналитической пробы, и образца, не содержащего определяемые элементы для контрольного опыта. Контрольный и анализируемый образец смешивается графитовым порошком в соотношении 1:1. Число параллельных образцов не менее трех. Загрузить образцы в электроды и установить на подставку.

Перемесить электрод в штатив источника излучения. Электрод с пробой используют в качестве нижнего электрода. Проверить параллельность установки электродов. Установить межэлектродное расстояние 2 мм. Установить заданный режим работы генератора: силу тока и время экспозиции (зависит от вида пробы и согласуется с внутрилабораторной методикой).

Включить регистрирующий блок для прогрева.

Загрузить на компьютере программу регистрации. Задать параметры регистрации спектра. Измерить уровень темнового фона (при выключенном генераторе и закрытой щели спектрографа).

Создать рабочую папку и задать имя пробы. Перевести программу в режим измерения. Открыть щель спектрографа. Включить источник излучения. Получить спектр образцов в следующем порядке: контрольные образцы, стандартные образцы, образцы пробы.

2. Изучение спектров.

Выводить на экран зарегистрированные спектры в областях, где содержатся аналитические линии определяемых элементов. Выбрать линии, пригодные для обработки по визуальной оценке их формы и высоты пика. Провести процедуру выбора области под пиком («закраски») для измерения интенсивности линий и области измеряемого фона около линии. Если линия

7

элемента отсутствует в спектре, то обрабатывается участок спектра на месте расположения линии.

3. Количественное определение содержания металлов.

Загрузить методику для обработки результатов в соответствии с видом анализируемой пробы. Загрузить в таблицу ввода данных файлы спектров стандартного образца. Провести проверку градуировочного графика методики. Для этого сравнить расположение точек на графике методики с полученными результатами. При необходимости провести корректировку графика.

Загрузить в таблицу ввода данных файлы контрольных образцов и проб и провести определение концентрации элементов по выбранным линиям. Сформировать файл протокола и распечатать.

Массовую долю С, %, вычислить по формуле

С = с – с1, (3)

где с – массовая доля определяемого элемента в анализируемом образце, %; с1– в контрольном образце, %.

8

ЛИТЕРАТУРА

1.Атомно-эмиссионная спектроскопия[Электронный ресурс]/

Энциклопедия m-protect.ru. URL:http://m-protect.ru/wiki/index.php.

2.Аналитическая химия. Проблемы и подходы: В 2 т.: Пер. с англ./ Под ред. Р. Кельнера, Ж.-М. Мерме, М. Отто, М. Видмера. – М.: Мир, 2004.

– Т. 2. – 728 с.

3.Кустанович И. М. Спектральный анализ. М.: Высш. школа, 1972. – 352 с.

4.Орешенкова Е. Г. Спектральный анализ. М.: Высш. школа, 1982. – 375 с.

5.Основы аналитической химии. Практическое руководство/ Под. ред. Ю. А. Золотова. М.: Высш. Шк., 2001. – 463 с.

6.Шелпакова, И. Р. Аналитические возможности многоканального анализатора эмиссионных спектров в спектральном анализе// Аналитика и контроль. – 1998 г. – №1. – С. 33-40.

7.Система регистрации и обработки атомно-эмиссионных спектров. Инструкция по эксплуатации. ООО «МОРС». Троицк. 2004. 95 с.

9