Физико-химические методы анализа - Учебное пособие (Кийко Т. Н.)

6. эмиссионная фотометрия пламени

Метод эмиссионной фотометрии пламени основан на измер е- нии интенсивности света, излучаемого возбужд енными частицами (атомами или молекулами) при введении какого-либо вещества в пламя горелки.

Принципиальная схема пламенного фотометра представлена на рис. 12.

Iобщ    Iх         iх

 

раствор

пламя

светофильтр   фотоэлемент  микроамперметр

 

 

Рис. 12. Принципиальная схема получения аналитического сигнала в методе эмиссионной фотометрии пламени

В данном методе анализируемый раствор в виде аэрозоля впры- скивают в пламя горелки, в результате растворитель и соли опреде- ляемых металлов испаряются и диссоциируют на свободные атомы. При высокой температуре атомы металлов поглощают дополнитель- ную энергию и переходят в возбужденное состояние. Время нахожде- ния атомов в возбужденном состоянии составляет доли секунды, по- сле чего они возвращаются в основное состояние. При этом переходе атомы излучают избыточную энергию в виде квантов света с опреде- ленными длинами волн, характерными для данного элемента. С по- мощью светофильтра из всего спектра испускания (эмиссии) выделя- ется наиболее характерная для определяемого элемента аналитическая линия – характеристическая. Выделенное излучение попадает на фо- тоэлемент, который преобразует видимое излучение в электрический сигнал (фототок). Величина фототока измеряется с помощью микро- амперметра, усиливается  и выводится либо на цифровое табло,  либо на шкалу прибора.

В определенном диапазоне концентраций интенсивность и з- лучения пропорциональна числу атомов, переходящих на основной

уровень. В свою очередь, число возбужденных атомов пропорци о- нально количеству вещества, введенного в пламя, т. е. интенси в- ность излучения пропорциональна содержанию определяемого эл е- мента в пробе.

При малых концентрациях зависимость интенсивности излуче- ния I от концентрации анализируемого раствора C выражается урав- нением

 

 

I  aC,

 

(16)

 

 

где       а – коэффициент, зависящий от свойств источника излучения и пробы.

На основании этой зависимости определение можно проводить методом градуировочного графика. Для этого готовят серию стан- дартных растворов с точной концентрацией определяемого вещества и проводят пламенно-фотометрические измерения интенсивности из- лучения для каждого раствора, выделяя характеристические линии спектра с помощью светофильтра.

Используя полученные данные, строят градуировочный график в координатах I – C. Измерив интенсивность излучения анализируе- мого раствора, по графику определяют неизвестную концентрацию иона (рис. 13).

I

I

x

C         C

x

Рис. 13. Градуировочный график при пламенно-фотометрических измерениях

Метод добавок заключается в том, что сначала измеряют ана- литический сигнал пробы Iх, а затем – аналитический сигнал той же пробы  с  добавкой  стандартного  раствора  определяемого  вещества Iх+ст. Существуют два варианта метода добавок: метод одной добавки (расчетный) и метод серии добавок (графический) [2].

При проведении анализа методом серии добавок готовят не- сколько  растворов  анализируемой  пробы  с  различными  добавками

стандартного раствора. Измеряют величины аналитического сигнала чистой анализируемой пробы и растворов пробы с добавками. Строят график в координатах I – Cдобавки  и по отрезку, отсекаемому прямой на оси   абсцисс,   находят   концентрацию  анализируемого  раствора   Сх (рис. 14).

I

Ix+2

Ix+1

Ix

 

 

Cx       0          С1       С2

Сдобавки

 

 

Рис. 14. График серии добавок