Atomska emisijska spektrometrija

Atomska emisijska
spektrometrija
Jona Mirnik

Uvod
• Fizikalne osnove AAS (atomska absorpcijska
spektroskopija) in AES (atomska emisijska
spektroskopija)
• Atomizacija
• Aparatura AES
• Valovna dolžina (kvali) in intenziteta spektralne črte
(kvanti)
• Napake
• Določitev Na, K, Ca v bioloških vzorcih

AAS in AES
• Atomska absorpcijska spektoskopija: nek atom absorbira
foton zaradi sevanja zunanjega vira in zaradi tega preide
iz osnovnega v vzbujeno stanje.
• Atomska emisijska spektoskopija: nek atom odda
emitirano svetlobo ob prehodu iz vzbujenega v osnovno
stanje.

• Razlika: pri emisiji ne potrebujemo posebnega
vira svetlobe, saj valovanje emitira vzorec
• Energija emitiranega fotona je enaka energiji
absorbiranega fotona → valovna dolžina
emisijskega sevanja je enaka valovni dolžini
absorbiranega sevanja.

Atomizacija
Je proces uparevanja vzorca, kar dosežemo s pomočjo
temperature.
Elementi, ki so bili prej v ionski obliki, se atomizirajo do
elementarnega stanja.
Primer: Mg 2+ (aq) + 2e- →Mg (g)
Načini atomizacije:
- s plamenom (PF)
- električnim lokom, iskro (ES)
- plazmo (ICP)
Pomembno:
Izvor mora imeti konstantno
temperaturo in stabilno sestavo.

Aparatura:
Aparatura za AES
- vzorec v plamenu, ki je izvor sevanja
- monokromator, ki prepušča le svetlobo določene valovne dolžine
- detektor, s katerim merimo intenziteto izsevane svetlobe

Atomi v plinastem agr.stanju absorbirajo in
emitirajo energijo valovnih dolžin, ki so
karakteristične za vsak element.
Zanima nas:
- valovna dolžina (kvali)
- intenziteta spektralne črte (kvanti)

Valovna dolžina
je odvisna od energetske razlike prehoda:
∆Ε= E 2 – E 1
- večji ∆E → višja frekvenca valovanja → krajša
valovna dolžina sevanja
- Glede na lego spektralne črte lahko določimo,
kateri element se nahaja v vzorcu.

Inteziteta spektralne črte
je povezana z naravo prehoda: prehodi med sosednjimi
orbitalami so bolj verjetni in zato tudi intenzivnejši.
Jakost spektralne črte je sorazmerna koncentraciji delcev:
I = a·C
Najboljša občutljivost je pri srednjih koncentracijah
( 0,01 – 1%)
I.. intenziteta črte
a.. Eksperimentalna konstanta
C.. koncentracija

Napake
• Širina spekralnih črt je v idealnem primeru 10 -4 mm,
vendar se le-te lahko razširijo zaradi Dopplerjevega
efekta, višjega tlaka ipd. (tudi do 10 -2 mm)
• Slaba stabilnost električnega loka, iskre (zato danes
največ uporabljamo ICP)
• Svetloba, ki jo emitira plamen – večino jo lahko
odstranimo z monokromatorjem, lahko pa uporabimo
filtre.
• Atomizacijo zmanjšujejo sulfatni (VI) in fosfatni (V) ioni –
vzorec zato raztopimo v HCl.

Določitev vsebnosti Na, K, Ca v bioloških
vzorcih
- Metoda AES: meja detekcije 0,1 ng/mL, natančnost s rel .± 2%
- Postopek: umeritvene krivulje
- v 100mL bučko odmerimo 10mL raztopine Na + (Ca 2+ , K + )
ionov s konc. 1mg/mL in razredčimo do oznake
- nato pripravimo raztopine, ki bodo vsebovale ione v
določenih koncentracijah
- za slepi vzorec uporabimo destilirano vodo
- vzorec razpršujemo v plamen etin/zrak
- emisijo svetlobe merimo pri valovni dolžini 589nm za Na,
770nm za K in 621nm za Ca.

Literatura
• Pihlar: Osnove analizne kemije, zapiski
predavanj II. del
• Gorenc, Čuk, Kosta, Strlič: Vaje iz analizne
kemije, kvantitativni del
• Skoog: Fundamentals of Analytical Chemistry
• Internetne strani