1. Atomspektroszkópia 1.1. Bevezetés Az atomspektroszkópia az optikai spektroszkópiai módszerek csoportjába tartozó olyan analitikai eljárás, mellyel az anyagok elemi összetételét határozhatjuk meg. Az atomspektroszkópiához három módszer tartozik: az emissziós, az abszorpciós és a fluoreszcens módszer. Mindhárom esetben az anyagot nagy hőmérsékletű gázállapotban vizsgáljuk. A módszerek egyik előnye, hogy viszonylag egyszerű berendezésekkel ppm, sőt egyes esetekben ppb koncentrációtartományban vizsgálódhatunk. 1.2. Atomemissziós spektroszkópia Az emisszió során a gerjesztett állapotba került atom fölös energiáját fény formájában kibocsátja, miközben visszatér alapállapotba. Ez a jelenség figyelhető meg akkor is, amikor az alkálifémek, illetve az alkáliföldfémek vegyületei megfestik a gázlángot, ugyanis ezek az elemek már viszonylag alacsony hőmérsékleten is könnyen gerjeszthetők (A lítium bíborvörösre, a nátrium sárgára, a kálium fakóibolyára, a kalcium téglavörösre, a bárium sárgászöldre festi a Bunsen-égő lángját). A megfigyeléseinket kézi spektroszkóp használatával pontosíthatjuk. A spektroszkópba belépő fény egy lencsén keresztül annak prizmáján (monokromátorán) különböző hullámhosszúságú összetevőire bomlik. Ekkor a spektroszkóp nézőkéjében az emittált fény színképét (spektrumát) láthatjuk, miközben a spektrumban megjelenő színes vonalak hullámhosszát is leolvashatjuk. A kibocsátott fény hullámhosszából a fény energiája kiszámítható: E = hυ = hc λ ahol λ = a fény hullámhossza h = arányossági tényező a Planck-féle állandó (6.63 10-34 Js) ν = a fény frekvenciája c = a fény sebessége vákuumban ( 3 10 8 m/s) 1.2.1. Lángemissziós spektrometria (FES) Az emissziós vizsgálatokhoz szükséges gerjesztett állapotú atomokat többféle módon (lángban, ívben, szikrában) előállíthatjuk. A FES-nél a lángban történik a minta atomizálása (a minta atomos gőzzé alakítása), valamint az így képződött szabad atomok termikus gerjesztése is. A mérés első lépésében a vizsgálandó mintából oldatot készítünk, majd ezt beporlasztjuk a lángba. A porlasztás során keletkező apró cseppek mérete függ az oldószertől és a porlasztó felépítésétől. A lángba bejutott cseppek több lépésben a hőenergia hatására átalakulnak, szabad atomok keletkeznek, melyek megfelelő energia hatására gerjesztődhetnek is. Az atomok gerjesztett állapota foton emisszió útján szűnik meg. A kibocsátott fény hullámhossza (energiája) az atom elektronszerkezetétől függ, míg az adott hullámhosszon a fény intenzitása a gerjesztett atomok koncentrációjával, közvetve pedig az oldat elemkoncentrációjával arányos. Az atomabszorpciós spektrométerek felépítése, melyek használhatók lángemissziós spektrométerként is, az 1. ábrán látható. A vizsgált minta a mintabeviteli egység segítségével a lángba (atomizáló egységbe) kerül. A monokromátor a fény felbontását szolgálja, míg a fény detektálása fotoelektron-sokszorozóval történik. A detektált adatok feldolgozását, rögzítését a jelfeldolgozó elektronika és a kijelző rendszer végzi. Az ábrán látható fényforrást a lángatomabszorpciós spektrometriánál (FAAS) alkalmazzuk, a FES-méréseknél nincs rá szükség. 1
atomforrás láng detektor fényforrás mintabevitel monokromátor kiértékelő berendezés minta 1. ábra Az atomabszorpciós spektrométer felépítése A lángemissziós spekrometria a láng viszonylag alacsony hőmérséklete miatt elsősorban a kis gerjesztési energiájú alkáli- és alkáliföldfémek elemzésére alkalmas. Gyors, egyszerű, és könnyen automatizálható technika. Különösen a környezetvédelemben (pl. vízanalitika), a biológiai analízisekben és az orvosi diagnosztikában terjedt el. Magasabb hőmérsékletű lángok használatával (C 2 H 2 /N 2 O láng; ~3000 C) a módszer alkalmazási területe kiterjeszthető. Mintabevitel - Porlasztás Az atomspektroszkópiás módszerek pontosságát, érzékenységét nagyban befolyásolja, hogy milyen a mintabevitel sebessége, hatásfoka, illetve reprodukálhatósága. A minták halmazállapotától és az atomizáló tér milyenségétől (láng vagy grafitkemence) függően különböző mintabeviteli technikák alakultak ki. A folyékony halmazállapotú mintát leggyakrabban porlasztás segítségével juttatjuk be a lángba. Erre a pneumatikus porlasztás a legelterjedtebb és egyben a legrégebbi módszer. A porlasztás során a folyadékból nagy sebességű gázáram segítségével mikroméretű (>5 µm) cseppeket állítunk elő. A porlasztógáz legtöbb esetben megegyezik a láng égését tápláló gázzal. Egy pneumatikus porlasztó felépítése látható a 2. ábrán. A porlasztó oldalán belépő, nagy sebességű porlasztógáz a porlasztófej végén található keskeny nyíláson kilépve a porlasztó kapillárisában nyomásesést eredményez. Ez egy szívó hatást okozva a mintaoldatot folyamatosan a kapillárisba juttatja. A gázáram nemcsak szívó hatást fejt ki, hanem apró, mikroméretű cseppekre tördeli (diszpergálja) a folyadékot, finom aeroszolt termelve. A ködkamra és a benne elhelyezett terelőlemezek szerepe kiszűrni a nagyobb cseppeket, melyek nagyobb tehetetlenségük miatt nekicsapódva a lemezeknek a lefolyó csövén keresztül távoznak. Ezen a csövön egy vízzárt is kialakítanak. láng koncentrikus porlasztó aeroszol folyadék ködkamra porlasztógáz lefolyó mintaoldat 2. ábra A porlasztó felépítése 2
A pneumatikus porlasztásnál, melynek hatásfoka kb. 10%, hatékonyabb az ultrahangos vagy a nagynyomású folyadékporlasztás. Az utóbbi hatásfoka vizes oldatoknál 35-50%, szerves oldószereknél pedig a 90%-ot is elérheti. A módszer azon alapszik, hogy a folyadékot nagy nyomással (200 300 bar) egy 10-20 µm belső átmérőjű, kör keresztmetszetű furaton átpréselik, ekkor egy vékony folyadékszál keletkezik, amit egy 6-8 mm átmérőjű üveggömbnek ütköztetnek. Az ütközés hatására keletkező bőséges, finom aeroszol jóval homogénebb, mint a pneumatikus vagy ultrahangos porlasztással kapott aeroszol. A minta atomizálása a lángban A kellően kicsi, és lehetőleg homogén méretelosztású cseppek a lángba kerülve fokozatosan átalakulnak. Első lépésként a nedves aeroszol szilárd aeroszollá alakul; vagyis a cseppből elpárolog az oldószer, s egy szilárd aeroszol részecske (mikroméretű sókristály) marad vissza. Ez a sókristály aztán megkezdi termikus átalakulását. Először elveszti királyvizét (ha azzal rendelkezett), később megolvad (olvadék aeroszol képződik), majd elpárolog, létrehozva egy molekulagőzt. Az így keletkezett molekulák (melyek lehetnek alap vagy gerjesztett állapotban) a láng megfelelő hőmérsékletű zónáiban alapállapotú atomokká disszociálnak. Ezek a szabad atomok, ha a lánghőmérséklet lehetővé teszi, termikusan gerjesztődhetnek (gerjesztett állapotú atomokká), vagy ionizálódhatnak (alap- és gerjesztett állapotú ionokká). Az ionizáció csökkenti a vizsgálni kívánt komponensek koncentrációját. Az atomabszorpciós elemzésekhez (FAAS, GFAAS) csak az alapállapotú atomok, míg az atomemissziós elemzésekhez (FES) csak a gerjesztett állapotú atomok hasznosak. A lángban az eddig leírt termikus folyamatokon kívül egyéb folyamatok is történhetnek, melyek az ionizáción túl szintén zavarják mind az alapállapotú mind a gerjesztett állapotú atomok képződését. Ilyen hatások a mintakomponenseknek a láng redukáló és oxidáló tulajdonságú gyökeivel, molekuláival (O, H, OH, CH, C 2, CO 2, CO) lezajló reakciói (pl. stabilis oxidok, karbidok keletkezése). Ezek között azonban vannak hasznos reakciók is, melyek segítik az atomizálást (pl. a H, és a C 2 gyökök elősegítik a fémoxidok redukcióját). 3
Lángok Az egyik legelterjedtebb atomizáló közeg a láng. A lánghőmérséklet nagysága és a vizsgálni kívánt elem tulajdonságai (legfőképp gerjesztési energiái) befolyásolják, hogy az elem a lángban milyen állapotba kerül. A lánghőmérsékletet függ a lánggázok minőségétől, és azok egymáshoz viszonyított arányától. Az acetilén-levegő lánggal elérhető maximális hőmérséklet 2300 C, a hidrogén-oxigén láng esetén ez 2700 C, a dicián-oxigén lángnál pedig 4500 C. A 2200 3300 C hőmérséklettartományban tulajdonképpen csak az E < 4.5 ev gerjesztési energiájú színképvonalak gerjeszthetők. Ezért a lángszínképekben a fémes elemeknek csak a kis gerjesztési energiájú, 275 nmnél nagyobb hullámhosszúságú atomvonalai fordulnak elő. fényút külső égési zóna belső égési zóna reakciózóna előmelegedési zóna égőfej előkeveredési szakasz 3. ábra A láng szerkezete Egy láng szerkezetében (3. ábra) kialakuló zónák hőmérséklete eltérő. A legnagyobb hőmérséklete a reakciózónának van. Ez a zóna sok reaktív gyököt tartalmaz, amelyek gerjesztett állapotba kerülve zajforrásként fényt emittálnak, ezért látjuk színét világoskéknek. A reakciózóna fölötti zónák, már kevés reaktív gyököt tartalmaznak és hidegebbek. A fényforrásból származó fény útját (FAAS-elemzések esetén!) a külső és belső égési zóna határához irányítjuk, mivel itt keletkezik a legtöbb alapállapotú atom. A lángok fényemissziója összetett. A legelterjedtebb acetilén-levegő láng emissziós spektruma a következő komponensekből tevődik össze: A láng alapsugárzásából (a lánggázokból keletkező CH, C 2, CN, NH stb. gyökök és az oldószerből, általában vízből, származó OH -gyökök sávjaiból), A lángban gerjesztett atomok és molekulák emissziós spektrumából. A lángokat sokféle szempont szerint csoportosíthatjuk: Ha a lánggázokat az égést megelőzően összekeverik, előkevert lángokról beszélünk (ilyen az acetilén-levegő láng; a szénhidrogén-levegő lángok). Ha az égéshez szükséges oxigén a láng környezetében lévő levegőből jut be a lángba, diffúziós lángról beszélünk (ilyen a gyertya lángja). A gázok áramlásai sebessége szerint megkülönböztetünk lamináris (ahol az áramlást jellemző Reynolds-szám (R e ) kisebb, mint 2300) és turbulens lángokat (ahol R e nagyobb, mint 2300). Az égés sebessége szerint stacionárius, álló láng akkor jön létre, ha az égőn kiáramló gázok áramlási sebessége azonos az égés ellentétes irányú sebességével. Ha az égési sebesség nagyobb, a láng visszaég, ha kisebb, akkor a lángot a kiáramló gázok elfújják. 4
Detektálás A vizsgált elemre jellemző emittált fényt el kell különíteni a láng alapsugárzásától, illetve a más elemek/molekulák emissziójából származó sugárzástól. Erre szolgálnak a monokromátorok (pl. prizma, optikai rács), melyek kb. 0,01-1 nm szélességű hullámhossztartományt képesek elkülöníteni. A monokromátoron átjutott fény erősségét legtöbbször fotoelektron-sokszorozóval (PMT) mérik, mely kis intenzitású fény érzékelését is lehetővé teszi. A detektor (itt a fotoelektronsokszorozó) feladata a fényenergia elektromos energiává alakítása. Régen az emissziós színképet lefényképezték (spektrográfos módszer), de a mérés kis fényintenzitásnál sok időt vett igénybe. A fotoelektron-sokszorozó (4. ábra) tartalmaz egy fotokatódot, több dinódát (8 20) és egy anódot. A fotokatód olyan anyaggal van bevonva, amit ha fény (foton) ér, felületéből elektronok lépnek ki. A katódból fény hatására kilépő úgynevezett fotoelektronok (a katód és az első dinóda közé kapcsolt feszültségesés miatt) az első dinóda felé vándorolnak, és abba becsapódnak. A dinóda felületéből az ütközés hatására szekunder elektronok lépnek ki, melyek száma többszöröse lesz a becsapódó elektronoknak. Az elektronok többszöröződése a következő dinódákon megismétlődik, így egyre több elektron keletkezik, melyek végül az anódba csapódnak. Az elektronok száma exponenciálisan nő a dinódák számával. Ha az anódra érkező elektronok számát elosztjuk a katódot elhagyó elektronok számával, megkapjuk a fotoelektron-sokszorozó erősítési faktorát, mely a 10 10 értéket is elérheti. fotoelektron dinódák foton fotokatód szekunder elektronok anód 4. ábra Fotoelektron-sokszorozó vázlata 5
1.3. Atomabszorpciós spektrometria Az atomabszorpciós módszerek során elsősorban termikus energia segítségével alapállapotú szabad atomokat állítunk elő, majd az így létrehozott atomok által elnyelt (abszorbeált) elektromágneses sugárzást (fényt) vizsgáljuk. Ebből a sugárzásból, mely egy külső fényforrásból származik, az atom a gerjesztési energiájának megfelelő hullámhosszúságú fotont elnyeli, és így gerjesztett állapotba kerül (elektrongerjesztés). A sugárzás azon része, mely nem fordítódik a gerjesztésre tovább halad a detektor felé, ahol így fényintenzitás csökkenést mérünk (adott hullámhosszon). Ez a fényintenzitás csökkenés egyértelmű kapcsolatban áll a fényelnyelést okozó atomok koncentrációjával. Az atomok abszorpciós spektruma éles vonalakból áll (vonalas szerkezetű). E vonalak meghatározott hullámhossznál jelentkeznek és nagyon kicsi, közel 0,001 nm a félértékszélességük. A kis vonalszélesség miatt a különböző elemek jellemző vonalai között nagyon kicsi az átfedés lehetősége. Vagyis egy adott elem legjobb vonalának hullámhosszán a többi atom elnyelésének nagyon kicsi a valószínűsége. Ezért az atomabszorpciós módszerrel összetett, sok elemet tartalmazó minták is elemezhetők az elemek kémiai elválasztása nélkül. Egy atomspektrum nagyszámú vonalai közül rendszerint csak a legkisebb gerjesztési energiával rendelkező vonalat használjuk fel a mennyiségi elemzésre. 1957-ben az ausztrál Alan Walsh és munkatársai építették meg az első atomabszorpciós spektrométert. E készülékek alkalmazása azóta is széleskörű minden olyan területen, ahol kis koncentrációban jelenlevő fémek mennyiségi meghatározása a feladat (pl. talaj-, víz-, levegőminták, ötvözetek, fémek, élelmiszerek, biológiai eredetű minták vizsgálata stb.). 1.3.1. Lángatomabszorpciós spektrometria (FAAS) Az atomabszorpciós vizsgálatokhoz szükséges szabad, alapállapotú atomokat többféle módon (lángban, grafitkemencében) előállíthatjuk. Ha a lángban történik a minta atomizálása, akkor lángatomabszorpciós spektrometriáról (FAAS) beszélünk. A mérés első lépései teljesen azonosak a korábban ismertetett FES módszernél leírtakkal. Vagyis a vizsgálandó mintát beporlasztjuk a lángba. A lángba bejutott cseppek több lépésben a hőenergia hatására átalakulnak, szabad atomok keletkeznek, melyek megfelelő hőenergia hatására gerjesztődhetnek, sőt ionizálódhatnak is. De a láng hőmérsékletén (2000 3000 C-on) a gerjesztett atomok száma csekély az alapállapotban lévő atomok számához képest. Még a legkönnyebben gerjeszthető elemnél is az alapállapotú atomok számának alig 1%-a lesz gerjesztett állapotban. Ez nagyon előnyös a FAAS mérések szemszögéből. A méréshez használt készülék felépítése az 1. ábrával megegyező (1.2.1. fejezet). A megvilágító fényforrás fénye áthalad a lángon, ahol találkozik a meghatározandó elem alapállapotú atomjaival, majd egy monokromátoron keresztül a fényérzékelő detektorba jut. A monokromátor feladata itt is a láng saját emissziójának kiszűrése, a vizsgált elem rezonanciavonalának kiválasztása. A detektor (legtöbbször fotoelektron-sokszorozó) kimenő jelét erősítik. Már korábban megemlítettük a láng alapsugárzását (1.2.1. fejezet, Lángok), de a vizsgált mintát kísérő komponensek is fényt emittálhatnak magas hőmérsékletű térben. Ha a lángban az ilyen módon keletkező fényemisszió bizonyos komponenseinek hullámhossza megegyezik a vizsgált elem elemző vonalának hullámhosszával, akkor az említett hullámhosszon intenzitásnövekedést tapasztalunk. Ezt a problémát a fényforrás fényének modulálásával (a fény meghatározott időnként történő szaggatásával vagy impulzusszerű megvilágítással) küszöbölhetjük ki. Fényforrás Az atomok keskeny abszorpciós vonalai szükségessé teszik egy speciális fényforrás használatát, amely intenzív vonalas spektrumot tud előállítani ebben a keskeny abszorpciós tartományban. A vájtkatód lámpa (más néven: üregkatód lámpa) megfelel az utóbbi követelményeknek; a vizsgált elem elnyelésének megfelelő hullámhosszúságú vonalas színképet szolgáltat. A vájtkatód lámpa (5. ábra) olyan speciális kisülési cső, amelynek katódja a meghatározandó elemből készül, vagy azzal az elemmel van beborítva. Alakja hengeres vagy csésze formájú. Az anód 6
volfrámból készül, gyűrű vagy zászló alakú lemez. A két elektród neon vagy argon gázzal töltött, hengeres zárt üvegcsőben helyezkedik el. A katód és az anód közé kapcsolt kb. 300 400 V feszültség hatására, a katód elektronemissziója révén, kisülés jön létre. A katódból kilépő elektronok az elektromos erőtérben felgyorsulva nagy sebességgel mozognak az anód felé, miközben a nemesgáz atomokat ionizálják. A pozitív töltésű nemesgáz ionok a katód felé mozogva felgyorsulnak és becsapódva a katód felületébe, onnan alapállapotú fématomokat löknek ki (katódporlasztás). Az alapállapotú atomok a katód felé folyamatosan áramló nagysebességű nemesgáz ionokkal ütközve gerjesztődnek. A gerjesztett atomok visszatérve alapállapotba a katód anyagára jellemző vonalas színképet emittálnak. Az emittált fény félértékszélessége kicsi, intenzitása nagy. Ezek a fényforrások általában egyelemesek (a katód csak egyféle elemet tartalmaz), tehát a különböző elemek meghatározásánál cserélnünk kell a fényforrást. katód kvarcablak anód 5. ábra A vájtkatód lámpa felépítése Az egy elemre egy lámpa probléma egyik megoldása az, hogy többelemes lámpákat gyártanak, amelynek katódja két vagy akár hat elemet is tartalmazhat (pl. ötvözetként). Közel azonos illékonyságú elemekből készítenek ilyen katódot. A többelemes lámpák nem olyan megbízhatók, mint az egyelemesek, élettartamuk is kisebb. Az illékonyabb fém gyorsabban párolog ki a katódból, és rárakódik a többi elemre, azok intenzitását csökkentve. Másik megoldásként egy forgófejre több lámpát szerelnek fel, és számítógép vezérli a forgófej forgatását. Atomforrások Az atomabszorpciós (és emissziós) vizsgálatokhoz gázhalmazállapotú szabad atomokat kell létrehozni a mintából (atomizálás). Ez az átalakulás az atomforrásban játszódik le, ami rendszerint egy magas hőmérsékletű tér. A korábban ismertetett lángot már régóta sikeresen használják atomizáló közegként. Előnye hogy viszonylag egyszerűen és olcsón előállítható, továbbá reprodukálható eredményeket szolgáltat. Hátránya hogy nagy anyagmennyiséget (néhány cm 3 ) igényel, és a mérendő elemek tartózkodási ideje a (fényelnyelés szempontjából) vizsgált lángrészben viszonylag kicsi, ami korlátozza a módszer érzékenységét. Az érzékenység növelésére vezették be az elektrotermikus atomizálást. A grafitkemencés atomabszorpciós spektrometriában (GFAAS) az atomizálás egy elektromosan felfűtött grafitcsőben történik. A grafitcsőbe bevitt oldatok, vagy szilárd minták a felfűtés során először elpárolognak, később termikusan atomjaikra disszociálnak. A grafit igen nagy hőmérsékletig hevíthető, jól megmunkálható elem. A felfűtés számítógéppel vezérelt, pontos hőmérsékletprogramozással történik, ami négy részből áll: szárítás, hamvasztás, atomizálás és kiégetés. A GFAAS előnye, a nagy érzékenységén kívül, kicsi mintaigénye, ami néhány (5-100) mikroliter. 7
1.3.2. Atomabszorpciós mennyiségi elemzés Az atomabszorpciós módszer az atomforráson (láng, grafitcső) áthaladó fény intenzitáscsökkenését méri. A vizsgált atom vonalán észlelt fényintenzitás csökkenés és a fényelnyelést okozó atomok koncentrációja közötti összefüggést a Lambert-Beer törvény írja le. A = log (I 0 / I) = a. c. l ahol A = abszorbancia [dimenzió nélküli szám] I 0 = a besugárzó fény intenzitása I = a fény intenzitása az abszorpció után a = abszorpciós koefficiens (anyagi minőségtől függő állandó) c = az atomforrás egységnyi térfogatában lévő alapállapotú, szabad atomok száma l = az az úthossz, amit a fény az atomizáló térben megtesz [cm] Elvileg, ha a vizsgált mintaoldat koncentrációja nő vagy csökken, akkor a lángban keletkező szabad atomok koncentrációja is hasonlóan változik (bizonyos koncentrációtartományban). Ez a növekedés vagy csökkenés akkor lesz koncentráció-arányos, ha a mérések során a mintabeviteli (porlasztási) körülmények, és az atomizáció körülményei a lángban nem változnak. 8
1.4. Gyakorlatok 1.4.1. K + - ionokat tartalmazó oldat koncentrációjának meghatározása atomemisszióval A gyakorlat menete: Az 50 ppm (1 ppm = 10-6 g/cm 3 ) koncentrációjú K + -törzsoldatból megfelelő hígítással 1, 2, 3, 4 és 5 ppm-es oldatokat készítünk (50,00 cm 3 -es mérőokban). Ez lesz a kalibráló oldatsorunk. Beadandó: A jegyzőkönyvben jegyezze fel a kálium mérésénél használt hullámhosszt. Töltse ki a táblázatot. (Ne feledkezzen meg egyes koncentrációkhoz tartozó átlag és szórás értékekről.) Ábrázolja milliméterpapíron a koncentráció (a kalibráló oldatsor koncentrációi) függvényében az emissziók átlagértékeit. Az így kapott pontokra illesszen egyenest manuálisan, illetve számolja ki a pontokra a legkisebb négyzetek módszerével illeszthető egyenes egyenletét! Határozza meg az ismeretlen K + -oldat koncentrációját ppm-ben a manuálisan illesztett egyenes és a kiszámolt egyenes egyenlete segítségével is! 1 ppm 2 ppm 3 ppm 4 ppm 5 ppm Ismeretlen E 1 E 2 E 3 E 4 E 5 E átlag E szórás 1.4.2. Cu 2+ -oldat koncentrációjának meghatározása atomabszorpcióval (standard addíciós módszer segítségével) Anyagok: A gyakorlat menete: 100 ppm-es Cu 2+ -oldat, ismeretlen koncentrációjú Cu 2+ -oldat Készítsük el a következő oldatokat (25,00 cm 3 -es mérőokban): 1. 2. 3. 4. 5. 6. 0,25 cm 3 az ismeretlen konc. oldatból, melyet jelre töltünk desztillált vízzel 0,25 cm 3 ismeretlen konc. oldat + 0,25 cm 3 100 ppm -es Cu 2+ -oldat jelre töltjük 0,25 cm 3 ismeretlen konc. oldat + 0,50 cm 3 100 ppm -es Cu 2+ -oldat jelre töltjük 0,25 cm 3 ismeretlen konc. oldat + 0,75 cm 3 100 ppm -es Cu 2+ -oldat jelre töltjük 0,25 cm 3 ismeretlen konc. oldat + 1,00 cm 3 100 ppm -es Cu 2+ -oldat jelre töltjük 0,25 cm 3 ismeretlen konc. oldat + 1,25 cm 3 100 ppm -es Cu 2+ -oldat jelre töltjük Abszorbancia Mérjük le az így elkészített oldatok abszorbanciáit 324,8 nm-en (minden egyes oldat esetén 5-ször olvassuk le az abszorbancia-értékeket). Beadandó: Hozzon létre egy hasonló táblázatot, mint ami a K + -meghatározásnál meg volt adva. Adja meg az egyes oldatokhoz tartozó abszorbanciák átlagértékeit és az átlaghoz tartozó szórásértékeket. Számolja ki az egyes okban lévő Cu 2+ -oldatok koncentrációit (figyelmen kívül hagyva az ismeretlen Cu 2+ -oldat koncentrációját). A koncentráció függvényében ábrázolja milliméterpapíron az abszorbanciák átlagértékeit, majd a mérési pontokra illesztett egyenes alapján határozza meg az ismeretlen oldat koncentrációját ppm-ben. 9
Fogalmak, rövidítések, mozaikszavak FES: lángemissziós spektrometria (flame emission spectrometry) FAAS: lángatomabszorpciós spektrometria (flame atomic absorption spectrometry) GFAAS: grafitkemencés atomabszorpciós spektrometria (graphite furnace atomic absorption spectrometry) PMT: fotoelektron-sokszorozó (photomultiplier tube) Ellenőrző kérdések 1. Milyen összefüggés írható fel a fény energiája és hullámhossza között? 2. Milyen folyamatok játszódnak le a porlasztás során keletkező cseppekkel a lángban? 3. Milyen fő részekből áll az atomabszorpciós spektrométer és mi az egyes részek funkciója? 4. Hogyan történik a mintabevitel a lángemissziós technikában? 5. Milyen típusú részecskéket használhatunk fel az atomabszorpciós és az atomemissziós elemzésekhez; és miért? 6. Mi a fotoelektron-sokszorozó és a vájtkatód lámpa működési elve? 7. Írja le a vizsgált fém vonalán észlelt fényintenzitás csökkenés és a fém alapállapotú, szabad atom-koncentrációja közötti összefüggést! 8. Rajzolja le a láng szerkezetét! 9. Mi a lényege és mekkora a hatásfoka a nagynyomású folyadékporlasztásnak? 10. Milyen területeken használható az atomabszorpciós spektrometria és a lángemissziós spektrometria? 11. Ismertesse a különböző atomforrások előnyeit, hátrányait! 12. Miért nem célszerű az atomabszorpciós technikában folytonos színképű lámpákat, vagyis egy egyszerű villanykörtét használni sugárforrásként? Ajánlott irodalom: Kékedi László: Műszeres analitikai kémia, I. kötet Burger Kálmán: Az analitikai kémia alapjai Kémiai és műszeres elemzés 10