AZ ELEMANALITIKA KORSZERÛ MÓDSZEREI

AZ ELEMANALITIKA KORSZERÛ MÓDSZEREI 1

2

AZ ELEMANALITIKA KORSZERÛ MÓDSZEREI Szerkesztette ZÁRAY GYULA A AKADÉMIAI KIADÓ, BUDAPEST 3

A könyv az Oktatási Minisztérium támogatásával, a Felsôoktatási Tankönyv- és Szakkönyvtámogatási Pályázat keretében jelent meg ISBN 963 05 8243 0 Kiadja az Akadémiai Kiadó, az 1795-ben alapított Magyar Könyvkiadók és Könyvterjesztôk Egyesülésének tagja 1117 Budapest, Prielle Kornélia u. 19. www.akkrt.hu www.szakkonyv.hu Elsô magyar nyelvû kiadás: 2005 Záray Gyula, 2005 Minden jog fenntartva, beleértve a sokszorosítás, a nyilvános elôadás, a rádió- és televízióadás, valamint a fordítás jogát, az egyes fejezeteket illetôen is. Printed in Hungary 4

SZERZÔK BERTALAN ÉVA okleveles vegyész, Ph. D., ELTE TTK, tudományos fômunkatárs, Magyar Állami Földtani Intézet, Laboratóriumok Osztály BORSZÉKI JÁNOS vegyészmérnök, a kémiai tudomány kandidátusa, egyetemi docens, Veszprémi Egyetem, Analitikai Kémiai Tanszék FARSANG GYÖRGY okleveles vegyész, a kémiai tudomány doktora, egyetemi tanár, Eötvös Loránd Tudományegyetem, Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék GALBÁCS GÁBOR okleveles vegyész, a kémiai tudomány kandidátusa, egyetemi docens, Szegedi Egyetem, Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék KAMARÁS KATALIN okleveles fizikus, a fizikai tudomány doktora, tudományos fômunkatárs, MTA Szilárdtestfizikai és Optikai Kutatóintézet KÁNTOR TIBOR vegyészmérnök, a kémiai tudomány doktora, ny. egyetemi tanár, Eötvös Loránd Tudományegyetem, Általános és Szervetlen Kémiai Tanszék KURUNCZI SÁNDOR okleveles fizikus, tudományos s. munkatárs, MTA AEKI Sugárvédelmi és Környezetfizikai Laboratórium LAKATOS JÁNOS vegyészmérnök, a kémiai tudomány kandidátusa, egyetemi docens, Miskolci Egyetem, Analitikai Kémiai Tanszék MEDZIHRADSZKYNÉ SCHWEIGER HEDVIG okleveles vegyész, a kémiai tudomány kandidátusa, c. egyetemi docens, ELTE-MTA Peptidkémiai Kutatócsoport OSÁN JÁNOS okleveles fizikus, tudományos munkatárs, MTA AEKI, Sugárvédelmi és Környezetfizikai Laboratórium PALLÓSI JÓZSEF okleveles fizikus, tudományos laboratóriumvezetô, Qualitest Anyagvizsgálati, Környezetvédelmi és Mérésügyi Kft. Dunaújváros 5

PAP TAMÁS vegyészmérnök, a kémiai tudomány kandidátusa, egyetemi docens, Veszprémi Egyetem, Analitikai Kémiai Tanszék POSTA JÓZSEF okleveles vegyész, a kémiai tudomány doktora, egyetemi tanár, Debreceni Egyetem, Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék RICHTER PÉTER okleveles fizikus, a mûszaki tudomány doktora, tanszékvezetô egyetemi tanár, Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Fizikai Intézet, Atomfizika Tanszék SALMA IMRE vegyészmérnök, a kémiai tudomány kandidátusa, tudományos fômunkatárs, Eötvös Loránd Tudományegyetem, Kémiai Technológiai és Környezetkémiai Tanszék TÖRÖK SZABINA okleveles fizikus, a kémiai tudomány kandidátusa, tudományos fômunkatárs, MTA AEKI Sugárvédelmi és Környezetfizikai Laboratórium VARGA IMRE okleveles vegyész, Ph. D. ELTE TTK, egyetemi docens, Eötvös Loránd Tudományegyetem, Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék ZÁRAY GYULA okleveles vegyész, a kémiai tudomány doktora, tanszékvezetô egyetemi tanár, Eötvös Loránd Tudományegyetem, Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék 6

ELÔSZÓ Amikor a Záray Gyula által szerkesztett és részben írt, az elemanalízis korszerû módszereit összefoglaló könyv elôszavának megírásához, ehhez a megtisztelô feladathoz hozzákezdtem, úgy határoztam, hogy azokról a gondolatokról számolok be, melyeket a kézirat áttanulmányozása ébresztett bennem. A 14 önálló fejezetbôl álló könyv anyagának áttekintése után az elsô gondolatom az volt, hogy milyen rendkívül nagy ismeretanyagot mutat be a könyv, s hogy milyen döbbenetesen nagy fejlôdésen ment át az analitikai kémia e területe a Kirchhoff és Bunsen nevéhez fûzôdô elsô mûszeres analitikai módszer, az optikai színképelemzés felfedezése óta. Kirchhoff a heidelbergi egyetemen a fizika, Bunsen pedig a kémia tanára volt; barátságuk és együttmûködésük eredménye az atomspektroszkópia korai változata, amely már a kezdetekben a fizikai-kémiai alapokon nyugvó mûszeres analitikai metodikák, eszközök fejlesztésének lehetôségeit, a különbözô tudományterületek közötti együttmûködés eredményességét ígérte. Kirchhoff és Bunsen tisztában voltak a találmány jelentôségével, és utaltak annak sokirányú további alkalmazási lehetôségeire. Meglátásuk a késôbbiek során mint ez az összeállítás is mutatja beigazolódott. Az elôzô évszázadban a tudomány valamennyi területén végbement robbanásszerû fejlôdés az analitikai kémiát sem hagyta érintetlenül. A könyv ennek a fejlôdésnek egy szegmensét: az elemek analízisére alkalmas korszerû metodikákat, azok elméletét, valamint a megfelelô mûszereket mutatja be. A tématerület teljességre törekvô bemutatása szükségképpen sokszerzôs mû megírását igényelte, mely a közös ügyért való összefogás szép példája. A könyv az optikai atomspektroszkópia elméleti alapjainak összefoglalása mellett a méréstechnikák széles skáláját, a minta-elôkészítés és az elemspeciációs analízis lehetôségeit is tartalmazza. A könyv szerzôi az egyes fejezetekben az ismereteket magas színvonalon, ugyanakkor közérthetôen adják közre; emellett a részletesebb tájékozódást a vonatkozó szakirodalom megadásával segítik. Az egyes fejezetek az elmélet és a gyakorlat szoros összefonódását illusztrálják. Az analitikai kémiai problémák megoldásánál ugyanis rendkívül fontos a módszerek elméleti alapjainak az ismerete, valamint az analitikai szemlélet és a gyakorlati jártasság. Az analitikai kémia hazánkban, Than Károly munkásságától kezdôdôen, széles körben és eredményesen mûvelt területe volt a kémiának. Az elmúlt évszázad 50-es éveinek elején munkálkodó vezetô analitikusok, Schulek Elemér és Erdey László, a klasszikus analitikának voltak kiemelkedô személyiségei. A vezetésükkel kialakult kutatóiskolák nemzetközi szinten is elismerést szereztek. A mûszeres analitikai kémia a múlt század 50-es éveinek közepétôl kezdett tért hódítani a kutatásban és az oktatásban, elsôsorban Pungor Ernô munkássága nyomán. A XX. század végére a mûszeres analitikai méréstechnikák fejlesztését a módszerek teljesít- 7

mény-paramétereinek (szelektivitás, érzékenység, idô és térfelbontás) jelentôs javulása kísérte. Ezt a folyamatot azok érzékelhetik igazán, akik velem együtt részesei lehettek a fejlôdés egyes stádiumainak. A kézirat olvasása közben megelevenedtek elôttem azok a korszakok, amikor még a lángfotometria, illetve a klasszikus polarográfia voltak a legkorszerûbb mûszeres analitikai módszerek. A könyv nagy jelentôségû eredménye az egész hazai analitikai kémiának, az elemanalitika területén pedig hiánypótló és mérföldkô jellegû esemény. Ajánlom a könyvet nemcsak az analitikai kémiában jártas szakembereknek, hanem az analitikai kémia iránt érdeklôdô egyetemi hallgatóknak és szakmérnököknek is. Hasznos tanulmány lehet a környezetvédelem, az egészségügy, a mezôgazdaság területén dolgozó szakemberek számára is. Budapest, 2005. augusztus 2. Tóth Klára 8

TARTALOM BEVEZETÉS......................................................... 17 1. OPTIKAI ATOMSPEKTROSZKÓPIAI MÓDSZEREK ELMÉLETI ALAPJAI.. 19 1.1. Bevezetés...................................................... 19 1.2. Az atomszínképek sajátságai....................................... 20 1.2.1. Atomszerkezet és atomszínkép............................... 20 1.2.2. Színkép-paraméterek....................................... 21 1.2.3. A hidrogénatomok színképe................................. 22 1.2.4. A hidrogénizotópok és hidrogénszerû ionok színképe............. 23 1.2.5. A hidrogénvonalak finomszerkezete........................... 24 1.2.6. A kvantummechanika elemei................................ 24 1.2.7. A kvantumszámok értelmezése és lehetséges értéke.............. 26 1.2.8. A többelektronos atomok színképe általában.................... 27 1.2.9. Alkáli- és alkáliszerû atomok és ionok színképe. Dublett felhasadás.. 30 1.2.10. Kettô és három külsô elektronos atomok színképe. Metastabilis szintek. 31 1.2.11. A színképek vonalsûrûsége.................................. 34 1.2.12. Rezonáns vonalak és nem-rezonáns alapvonalak................. 35 1.2.13. Atomfluoreszcens átmenetek................................ 36 1.2.14. Gerjesztési és ionizációs energia. Atomvonalak és ionvonalak...... 37 1.2.15. A vonalak mágneses felhasadása. Normális és anomális Zeeman-effektus.......................................... 38 1.2.16. A spektroszkópiai átmenetek valószínûsége és a szintek statisztikus súlya.......................................... 40 1.2.17. A színképvonalak kiszélesedése.............................. 42 1.2.18. A vonalak elméleti intenzitása (emisszió, abszorpció, fluoreszcencia).. 44 1.2.19. Emissziós és abszorpciós háttérszínképek...................... 49 1.3. Nagyhômérsékletû folyamatok spektroszkópiai forrásokban.............. 50 1.3.1. Lángok, grafitcsöves kemencék és induktív csatolású plazma (ICP) fô paraméterei............................................ 50 1.3.2. Kondenzált és heterogén fázisú folyamatok..................... 57 1.3.3. Homogén gázfázisú folyamatok.............................. 67 1.3.4. Gôztranszport és tartózkodási idô............................. 83 1.4. Irodalom...................................................... 86 9

2. ULTRAIBOLYA ÉS LÁTHATÓ ELEKTROMÁGNESES SUGÁRZÁS DETEKTÁLÁSÁRA ALKALMAS SPEKTROMÉTEREK FELÉPÍTÉSE...... 89 2.1. Monokromátorok............................................... 89 2.2. Kísérleti elrendezések............................................ 94 2.3. Háttérkorrekció elvégzését biztosító technikai megoldások............... 96 2.4. Fotodetektorok................................................. 97 2.4.1. Az ideális fotodetektor...................................... 97 2.4.2. Félvezetô fotodetektorok.................................... 99 2.4.3. Vákuum fotodetektorok..................................... 104 2.4.4. Sokcsatornás fotodetektorok.................................. 107 2.5. Jelfeldolgozási technikák fotodetektorokhoz.......................... 110 2.6. Irodalom...................................................... 112 3. MINTAELÔKÉSZÍTÉS ELEMANALITIKAI VIZSGÁLATOKHOZ.......... 115 3.1. Bevezetés...................................................... 115 3.2. Mintaelôkészítés hibaforrásai..................................... 116 3.3. Klasszikus mintaelôkészítési módszerek............................. 118 3.3.1. Oldás.................................................... 118 3.3.2. Feltárás.................................................. 119 3.3.3. Savas feltárás............................................. 120 3.3.4. Szerves anyagok roncsolása (mineralizálás)...................... 121 3.4. Modern feltárási módszerek....................................... 123 3.4.1. Nagyhômérsékletû feltárás hagyományos energiaközléssel.......... 123 3.4.2. Mikrohullámú sugárzással támogatott feltárási módszerek.......... 126 3.4.3. Szerves eredetû (biológiai) minták hamvasztása.................. 128 3.5. Dúsítási és elválasztási módszerek.................................. 130 3.6. Irodalom...................................................... 135 4. ATOMABSZORPCIÓS SPEKTROMETRIA............................. 137 4.1. Az atomabszorpciós mérés elve, a készülék felépítése................... 138 4.1.1. Az atomabszorpciós mérés elve............................... 138 4.1.2. Az atomabszorpciós készülék felépítése......................... 139 4.2. Atomabszorpciós spektrometriás módszerek.......................... 152 4.2.1. A lángatomabszorpciós spektrometria (FAAS)................... 152 4.2.2. Elektrotermikus atomabszorpciós spektrometria (ETA-AAS)........ 172 4.2.3. Hidrid- és más hideggôzös-eljárások........................... 178 4.3. Alkalmazás, az atomabszorpciós spektrometriás módszerek összehasonlítása................................................ 182 4.4. Irodalom...................................................... 183 5. INDUKTÍV CSATOLÁSÚ PLAZMA ATOMEMISSZIÓS SPEKTROMETRIA................................................. 189 5.1. Az induktív csatolású plazma sugárforrás kifejlesztése.................. 189 5.2. Az ICP sugárforrásban bejátszódó alapvetô fizikai folyamatok............ 191 5.3. Mintabevitel................................................... 194 10

5.3.1. Oldatok plazmába vitelére kidolgozott porlasztórendszerek......... 195 5.3.2. Szilárd minták közvetlen mintabeviteli módszerei................. 206 5.3.3. Gázok plazmába vezetése.................................... 215 5.4. Spektrális zavarások............................................. 216 5.5. Mátrixhatások.................................................. 216 5.6. Radiális és axiális irányú leképzést alkalmazó ICP-AES rendszerek analitikai teljesítôképességének jellemzése........................... 218 5.7. Irodalom...................................................... 220 6. INDUKTÍV CSATOLÁSÚ PLAZMA TÖMEGSPEKTROMETRIA (ICP-MS)... 225 6.1. Bevezetés...................................................... 225 6.2. Az ICP-MS elvi alapjai és a mûszer felépítése......................... 226 6.2.1. Az ICP mint ionforrás...................................... 226 6.2.2. Ionextrakció és ionfókuszálás................................. 230 6.2.3. Tömeganalízis............................................. 237 6.2.4. Az ionok detektálása és a jelek kezelése......................... 250 6.2.6. Vákuumrendszer........................................... 254 6.3. Zavaró hatások................................................. 255 6.3.1. Nemspektroszkópiai zavarások (mátrixhatások).................. 256 6.3.2. Spektroszkópiai (spektrális) zavarások.......................... 259 6.3.3. A spektrális zavarások kiküszöbölésének lehetôségei.............. 264 6.4. Kalibrációs stratégiák............................................ 272 6.4.1. A készülék kalibrálása...................................... 273 6.4.2. Analitikai kalibráció........................................ 274 6.5. Izotóparányok mérése............................................ 277 6.5.1. Bevezetés. Az izotóp-összetétel változásai és mérése............... 277 6.6. Irodalom...................................................... 279 7. GLIMMKISÜLÉSÛ SUGÁR- ÉS IONFORRÁST ALKALMAZÓ SPEKTROMETRIAI ELJÁRÁSOK.................................... 285 7.1. Történeti áttekintés.............................................. 285 7.2. A glimmkisülésû sugárforrások általános jellemzése.................... 286 7.3. Glimmkisülésû sugárforrások...................................... 291 7.3.1. Üregkatódos sugárforrások................................... 291 7.3.2. Grimm-féle síkkatódos sugárforrás............................ 293 7.4. A GD-OES alkalmazási területei................................... 296 7.4.1. Mennyiségi vizsgálatok a fémipar területén...................... 296 7.4.2. Mélységi koncentráció-eloszlások meghatározása................. 297 7.5. A GD-OES fejlôdési irányai a hardver és a szoftver vonatkozásában....... 300 7.6. Glimmkisülésû ionforrások tömegspektrometriai vizsgálatokhoz.......... 302 7.7. Irodalom...................................................... 302 8. LÉZERES ELEMANALITIKAI MÓDSZEREK.......................... 305 8.1. A lézer fényforrások mûködése és használata.......................... 306 8.1.1. A lézermûködés alapjai...................................... 306 11

8.1.2. Lézer fényforrások jellemzôinek befolyásolása kiegészítô optikai elemekkel........................................ 310 8.1.3. A fontosabb lézertípusok jellemzôi.......................... 312 8.1.4. A lézer fényforrások használatával kapcsolatos veszélyek........ 318 8.2. Lézerek alkalmazása az elemanalitikában........................... 319 8.2.1. Lézer atomabszorpciós spektroszkópiai módszerek............. 320 8.2.2. Lézer atomfluoreszcencia spektroszkópia..................... 325 8.2.3. Lézer ionizációs spektroszkópiai módszerek................... 329 8.2.4. Lézermikropróbás analitikai módszerek...................... 334 8.3. Irodalom..................................................... 347 9. RÖNTGENFLUORESZCENS SPEKTROMETRIA....................... 353 9.1. A röntgenfluoreszcencia jelensége................................ 354 9.2. Gerjesztési módok, röntgenforrások............................... 359 9.3. Detektálási módok............................................. 367 9.4. Röntgenspektrumok kiértékelése.................................. 373 9.5. Mátrixhatások, kvantitatív analízis................................ 376 9.5.1. A karakterisztikus röntgenintenzitás koncentrációfüggése........ 376 9.5.2. Kvantitatív módszerek.................................... 380 9.6. Totálreflexiós röntgenfluoreszcencia spektrometria................... 390 9.6.1. A teljes visszaverôdés.................................... 391 9.6.2. A totálreflexiós röntgenfluoreszcens spektrométerek egységei..... 397 9.6.3. A TXRF spektrometria gyakorlata........................... 400 9.7. Mikroszkopikus röntgenfluoreszcencia-analízis...................... 405 9.7.1. Egyedi részecskék nyomelemanalízise mikro-xrf módszerrel.... 408 9.7.2. Háromdimenziós elemanalízis: Konfokális mikro-xrf.......... 411 9.8. Irodalom..................................................... 413 10. MÛSZERES NEUTRONAKTIVÁCIÓS ANALÍZIS....................... 417 10.1. Bevezetés és alapfogalmak...................................... 417 10.2. Az aktivációs analízis elve....................................... 419 10.2.1. Aktiválás.............................................. 420 10.2.2. Egyszerû radioaktív bomlás kinetikája....................... 422 10.2.3. Összetett nukleáris átalakulások kinetikája.................... 426 10.3. Termikus nukleáris reaktor mint aktivációs neutronforrás............... 431 10.3.1. Kutatóreaktorok felépítése................................. 432 10.3.2. Kutatóreaktorok neutronspektruma.......................... 435 10.3.3. Fluxus és hatáskeresztmetszet konvenciók.................... 438 10.3.4. Fluxusparaméterek aktivációs mérése........................ 442 10.4. A radioaktivációs analízis standardizációs módszerei.................. 449 10.4.1. Abszolút standardizálás................................... 450 10.4.2. Relatív standardizálás.................................... 450 10.4.3. Komparátor standardizálás................................. 452 10.4.4. Paraméteres standardizálás................................ 455 10.5. Prompt-g aktivációs analízis..................................... 459 12

10.5.1. Alapok és standardizálás.................................. 459 10.5.2. Különleges besugárzási és mérési technikák................... 461 10.6. Nukleáris interferenciák korrekciója............................... 464 10.6.1. Hasadási neutronok...................................... 465 10.6.2. Maghasadás............................................ 467 10.6.3. Másodrendû magreakciók................................. 468 10.7. A -spektrometria alapjai........................................ 469 10.7.1. Az atommag -sugárzása.................................. 469 10.7.2. Annihilációs sugárzás.................................... 473 10.7.3. Sokcsatornás -spektrométerek............................. 475 10.7.4. A -spektrométerek kalibrálása............................. 483 10.7.5. A -spektrumok és kiértékelésük............................ 487 10.8. Analitikai protokoll............................................ 491 10.8.1. Kalibrálás és mintaelôkészítés.............................. 492 10.8.2. Besugárzás és mérés..................................... 494 10.8.3. A -spektrumok kiértékelése............................... 495 10.8.4. A neutrontér jellemzôi.................................... 498 10.8.5. Analitikai és korrekciós számítások.......................... 498 10.8.6. Eredmények áttekintése................................... 499 10.9. A neutronaktivációs analízis analitikai jellemzése.................... 500 10.10. Irodalom..................................................... 503 11. ELEKTROANALITIKAI STRIPPING TECHNIKA....................... 507 11.1. Bevezetés.................................................... 507 11.2. A stripping technika módszerének elve............................. 509 11.3. A leggyakoribb dúsítási formák................................... 516 11.4. A visszaoldási módszerek....................................... 521 11.5. A stripping technika analitikai teljesítôképességérôl általában........... 522 11.5.1. Szelektivitás............................................ 522 11.5.2. A módszer érzékenysége, és kimutatási határa................. 523 11.5.3. A módszer pontosságáról, és reprodukálhatóságáról............. 524 11.6. A stripping technika felhasználási területe, és felhasználásának módja....................................... 525 11.7. A stripping technika mûszerezése................................. 526 11.8. Irodalom..................................................... 529 12. VIZSGÁLATI MÓDSZEREK C, S, O ÉS N MEGHATÁROZÁSÁRA......... 531 12.1. Történeti áttekintés............................................ 532 12.2. Szén és hidrogén meghatározása.................................. 533 12.3. Nitrogén meghatározása......................................... 536 12.4. Automatizálás................................................ 537 12.5. Oxigén meghatározása......................................... 541 12.6. Halogének meghatározása....................................... 543 12.7. Kénmeghatározás.............................................. 546 12.8. Egyéb meghatározások......................................... 547 13

12.9. A szerves mikroanalízis jelenlegi szerepe........................... 548 12.10. Irodalom.................................................... 549 13. ELEMEK KÉMIAI FORMÁINAK VIZSGÁLATÁRA ALKALMAS KAPCSOLT MÉRÉSTECHNIKÁK.............................................. 551 13.1. Bevezetés.................................................... 551 13.1.1. Nyomelem-analitika? Speciációs analitika................... 551 13.1.2. Az elemspeciáció és a frakcionálás fogalmi meghatározása...... 553 13.1.3. Megoldandó kérdések a speciációs elemzéseknél.............. 555 13.2. Mintavétel speciációs elemzésekhez............................... 556 13.2.1. Levegô............................................... 557 13.2.2. Vizek................................................ 558 13.2.3. Biológiai anyagok...................................... 558 13.2.4. Üledékek és talajok..................................... 559 13.3. Mintaelôkészítési eljárások elemspeciációs vizsgálatokhoz............. 560 13.3.1. A mintaelôkészítés fôbb lépései........................... 561 13.3.2. Fémorganikus vegyületek mintaelôkészítése.................. 563 13.3.3. Szerves arzén- és szelénvegyületek mintaelôkészítése.......... 571 13.3.4. Fém-bioligandum-komplexek mintaelôkészítése............... 573 13.4. A speciációs analitika kapcsolt módszerei.......................... 575 13.4.1. Kromatográfia + Atomspektrometria........................ 575 13.4.2. Kifagyasztás és hôdeszorpció............................. 576 13.4.3. A kapcsoló elemek...................................... 578 13.4.4. A kapcsolt technikák kimutatási határa...................... 580 13.5. Elektroanalitikai módszerek..................................... 581 13.6. Elemformák és azok speciációs elemzése........................... 583 13.6.1. Arzén a környezetben.................................... 583 13.6.2. Arzénspeciációs módszerek............................... 584 13.6.3. Szerves ónformák....................................... 585 13.6.4. Ónspeciációs módszerek................................. 586 13.6.5. A higanyspeciáció kérdései............................... 587 13.6.6. Higanyspeciációs módszerek.............................. 588 13.6.7. Az ólom speciációs elemzése.............................. 589 13.6.8. Az alumínium speciációs elemzése......................... 590 13.6.9. Krómspeciációs módszerek............................... 591 13.6.10. Izotópok speciációs elemzése............................. 594 13.7. Irodalom.................................................... 595 14. AZ ELEMANALITIKAI MÓDSZEREK TELJESÍTMÉNYJELLEMZÔI....... 603 14.1. Szelektivitás és/vagy specifikusság................................ 605 14.2. Linearitás.................................................... 605 14.3. Érzékenység.................................................. 605 14.4. Torzítatlanság (Pontosság)...................................... 606 14.5. Precizitás................................................... 606 14.6. Ismételhetôség és/vagy reprodukálhatóság.......................... 607 14

14.7. Stabilitás.................................................... 607 14.8. Kimutatási határ.............................................. 608 14.9. Meghatározási határ........................................... 608 14.10. Zavartûrôképesség............................................. 609 14.11. Robosztusság................................................. 609 14.12. Méréstartomány............................................... 609 14.13. Példa egy analitikai módszer teljesítményjellemzôinek a meghatározásához............................................ 610 14.14. Mérési bizonytalanság.......................................... 619 14.15. Az analitikai mérési eredmények megadása......................... 920 14.16. Összefoglalás................................................. 621 14.17. Irodalom.................................................... 622 15

16

BEVEZETÉS Wilhelm Ostwald az Analytische Chemie címû, 1894-ben a lipcsei Engelmann kiadónál megjelent könyvének elôszavában az analitikai kémiát mûvészetnek nevezi, amely lehetôvé teszi anyagok és azok alkotóinak a felismerését. Az elmúlt 110 év során a fizikai, kémiai és számítástudományi kutatások eredményeképpen ez a mûvészet rendkívül nagy utat tett meg és a klasszikus analitikai kémiai eljárások helyét döntô mértékben a mûszeres analitikai méréstechnikák vették át. Az analitikai kémiával szemben támasztott igények a különbözô iparágak, az agrokémia, valamint a biológiai, anyag- és környezettudományi kutatások oldaláról egyaránt megnôttek mind az adatszolgáltatás sebessége és költsége, mind az adatok pontossága és megbízhatósága tekintetében. E könyv szerzôi kollektívája arra vállalkozott, hogy bemutassák azokat a nagyteljesítményû elemanalitikai módszereket és berendezéseket, amelyek a mai korszerû akkreditált laboratóriumok nélkülözhetetlen eszközei. Az egyes módszerek elméleti alapjainak bemutatásán túlmenôen választ kap az olvasó a módszerek analitikai teljesítôképességérôl és alkalmazási területeirôl is. Ennek megfelelôen a könyv egyaránt hasznos segédeszköz lehet a természettudományi és mérnökképzés mindhárom fokozatában tanuló egyetemi hallgatóknak és a különbözô kutató és hatósági laboratóriumokban tevékenykedô szakembereknek. Hangsúlyozni kell azonban azt a tényt is, hogy az elemanalitikai adatok önmagukban a kutatások több területén már nem elég informatívak, azaz szükség van az egyes elemek kémiai formájának, vegyértékállapotának vagy éppen biológiai transzporterének meghatározására is. Ezért az elemanalitikai módszerek számos esetben csak a detektor szerepét töltik be és az elválasztástechnikai módszerekkel együtt teszik lehetôvé az analitikusok számára komoly kihívás jelentô elemspeciációs feladatok megoldását. A szerzôtársaim és a magam nevében ezúton mondok köszönetet Pungor Ernô professzor úrnak a könyv lelkiismeretes lektorálásáért és hasznos tanácsaiért, Gál Miklós docens úrnak, aki az olvasószerkesztô fáradságos munkáját végezte és Nagy Tibornak, az Akadémiai Kiadó szerkesztôjének a könyv megszületéséhez nyújtott sokoldalú segítségéért. Köszönet illeti közvetlen munkatársaim közül Tamás Zoltánnét, Tatár Enikôt és Óvári Mihályt a kéziratok gépeléséért és az ábrák elkészítéséért, illetve egységesítéséért. Budapest, 2005. június 19. Dr. Záray Gyula egyetemi tanár 17