9.4: Методи атомного поглинання

Last updated

Oct 25, 2022
Save as PDF
- 9.3: Перешкоди в абсорбційній спектроскопії
- 10: атомна емісійна спектрометрія

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

підготовка зразка

Полум'я та електротермічне розпилення вимагають, щоб аналіт знаходився в розчині. Тверді зразки вносять в розчин шляхом розчинення у відповідному розчиннику. Якщо зразок не розчинний, його перетравлюють або на плиті, або мікрохвильовою піччю, використовуючи HNO ₃, H ₂ SO ₄ або HClO ₄. Крім того, ми можемо витягти аналіт за допомогою екстрактора Сокслета. Рідкі зразки аналізуються безпосередньо або аналіти витягуються, якщо матриця сумісна з методом розпилення. Наприклад, зразок сироватки важко аспірації при використанні розпилення полум'я і може призвести до неприпустимо високого поглинання фону при використанні електротермічного розпилення. Рідинно-рідка екстракція з використанням органічного розчинника та хелатного агента часто використовується для концентрації аналітів. Розбавлені розчини Cd ² ⁺, Co ² ⁺, Cu ² ⁺, Fe ³ ⁺, Pb ² ⁺, Ni ² ⁺, і Zn ² ⁺, наприклад, концентрують шляхом екстрагування з розчином дітіокарбамату піролідину амонію в метилізобутилкетоні.

Стандартизація методу

Оскільки закон Біра також застосовується до атомного поглинання, ми можемо очікувати, що криві калібрування атомного поглинання будуть лінійними. Однак на практиці більшість калібрувальних кривих атомного поглинання є нелінійними або лінійними в обмеженому діапазоні концентрацій. Нелінійність атомного поглинання є наслідком інструментальних обмежень, включаючи блукаюче випромінювання від лампи з порожнистим катодом і зміна молярної поглинання по лінії поглинання. Точна кількісна робота, отже, вимагає відповідного засобу для обчислення калібрувальної кривої з набору стандартів.

Коли це можливо, кількісний аналіз найкраще проводити з використанням зовнішніх стандартів. На жаль, матричні перешкоди є частою проблемою, особливо при використанні електротермічного розпилення. З цієї причини часто використовується метод стандартних доповнень. Однак одним з обмежень цього методу стандартизації є вимога лінійної залежності між поглинанням та концентрацією.

Більшість приладів включають кілька різних алгоритмів обчислення калібрувальної кривої. Наприклад, прилад у моїй лабораторії включає п'ять алгоритмів. Три алгоритми відповідають даними поглинання за допомогою лінійних, квадратичних або кубічних поліноміальних функцій концентрації аналіта. Він також включає два алгоритми, які відповідають концентрації стандартів до квадратичних функцій поглинання.

Оцінка атомно-абсорбційної спектроскопії

Масштаб операції

Атомно-абсорбційна спектроскопія ідеально підходить для аналізу слідів та ультратрасових аналітів, особливо при використанні електротермічного розпилення. Для незначних і основних аналітів пробу розводять перед аналізом. Більшість аналізів використовують макрос або мезозразок. Однак невелика потреба в об'ємі для електротермічного розпилення або мікровідбору проб полум'я робить практичним аналіз мікро- та ультрамікро зразків.

Точність

Якщо спектральні та хімічні перешкоди зведені до мінімуму, зазвичай досягається точність 0,5— 5%. Коли калібрувальна крива нелінійна, точність покращується за допомогою пари стандартів, поглинання яких тісно обмежують поглинання зразка, і припускаючи, що зміна поглинання є лінійною в цьому обмеженому діапазоні концентрацій. Визначені похибки електротермічного розпилення часто більше, ніж ті, що отримані при розпиленні полум'я через більш серйозні перешкоди матриці.

Точність

Для поглинання, що перевищує 0,1-0,2, відносне стандартне відхилення атомного поглинання становить 0,3— 1% для розпилення полум'я і 1-5% для електротермічного розпилення. Основним обмеженням є невизначеність концентрації вільних атомів аналіту, що виникає внаслідок варіацій швидкості аспірації, розпилення та розпилення для розпилювача полум'я, а також послідовність ін'єкційних зразків для електротермічного розпилення.

Чутливість

На чутливість аналізу атомного поглинання полум'я впливає склад полум'я і положення в полум'ї, з якого ми контролюємо поглинання. Зазвичай чутливість аналізу оптимізується шляхом аспірації стандартного розчину аналіту та регулювання співвідношення палива до окислювача, швидкості потоку небулайзера та висоти пальника, щоб забезпечити найбільше поглинання. При електротермічному розпиленні на чутливість впливають стадії сушіння та золи, які передують розпиленню. Температура і час на кожному етапі оптимізовані для кожного типу зразка.

На чутливість також впливає матриця зразка. Ми вже відзначали, наприклад, що чутливість знижується хімічним втручанням. Підвищення чутливості може бути реалізовано шляхом додавання в розчин низькомолекулярного спирту, ефіру або кетону, або за допомогою органічного розчинника.

Вибірковість

Завдяки вузькій ширині ліній поглинання атомне поглинання забезпечує чудову селективність. Атомна абсорбція використовується для аналізу понад 60 елементів при концентраціях при або нижче рівня мкг/л.

Час, вартість та обладнання

Час аналізу при використанні полум'яного розпилення короткий, при використанні повністю автоматизованої системи пропускна здатність зразка становить 250-350 визначень на годину. Електротермічне розпилення вимагає значно більше часу на аналіз, з максимальною пропускною здатністю зразків 20—30 визначень на годину. Вартість нового приладу коливається від 10 000 до 50 000 доларів за розпилення полум'я та від 18 000 до 70 000 доларів для електротермічного розпилення. Більш дорогі прилади в кожному ціновому діапазоні включають двопроменеву оптику, автоматичні пробовідбірники, і їх можна запрограмувати на багатоелементний аналіз, дозволяючи автоматично змінювати довжину хвилі та порожнисту катодну лампу.