Эмиссиялық спектрлік талдаудың сандық және сапалық негіздері

Эмиссиялық спектрлік талдаудың сандық және сапалық негіздері. Оптикалық атомдық спектроскопияны қалыптасқан жіктеуге сәйкес үш топқа бөлуге болады: атомдық-эмиссиялы спектроскопия, атомдық-абсорбциялық спектроскопия және атомдық-флуоресцентті спектроскопия. Эмиссиялы-спектрлік талдау деп тиісті жарық көзі арқылы қозып, оптикалық атомды спектрлік жарық шығару бойынша зат құрамының элементін анықтауды айтамыз. Атомдық- эмиссиялы спектроскопияны сынаманы атомдандыру тәсілі және спектрдің қоздыруына қарай жалынды және жалынсыз деп бөледі. Атомдық-абсорбциялы және флуоресцентті спекстроскопияны да қолданылатын жабдығына қарай жалынды эмиссиялық спектроскопияға жатқызады. Әрбір әдістің қолдану саласына, сынаманың түрі мен сапасына, үлгінің түріне, табу шегінің қойылу талабына байланысты өзіне тән артықшылығы мен кемшілігі болады. Бұл әдістеменің үшеуін де кез келген сынаманың типі үшін элементтің болмашы іздерін анықтауға пайдаланады. Атомдық-эмиссиялық спектрлік талдауды жүзеге асыру үшін Мына шартты қамтамасыз ету қажет: біріншіден, сынама атомдануы қажет және түзілген атомдар жарық шығаруы үшін қозуы керек, бұл екі құбылыс та бір мезгілде жарық көзінде жүзеге асады. Екіншіден, сәуле шығаратын эмиссиялы сипаттамалық спектрлік сызықтар толқын ұзындығы бойынша бөлінуі керек, олардың салыстырмалы интенсивтігі сәйкес спектрометр немесе спектрограф көмегімен өлшенуі тиіс. Содан кейін сызықтардын интенсивтік мәндерін стандартты әрі белгілі кұрамдағы элементтің сызық интенсивтігінің мәндерімен салыстыру қажет. Осылайша талданатын сынама құрамындағы элементтің концентрациясын анықтайды. Мұнан кейін, алынған спектрге аналитикалық түрғыдан объективті және субъективті әдіспен бағалау жүргізіледі. Объективті әдістерді тура емес және тура деп бөледі. Біріншісіне - спектрографиялық, екіншісіне - спектрометрлік әдістемелерді жатқызуға болады. Спектрографиялық әдістемедегі фотоэмульсия сызықтар интенсивтігінің аралық сипаттамасын алуға мүмкіндік береді. Спектрометрлік әдістеме болса фотоэлектрлік жарық қабылдағыш көмегімен спектрлік сызықтардың интенсивтігін тура өлшеуге негізделген. Ал субъективті әдістегі сезімтал элемент - адамның көзі. Эмиссиялық спектрлік талдаудың негізгі артықшылығы - көптеген элементтерді табуда айтарлықтай күрделі жабдықтың болмауы, жақсы таңдаушылық пен талдаудың тез орындалуы және көп элементті бір мезгілде анықтау. Ал әдістемедегі негізгі шектеулер атомдану мен қоздыру процестерінің бөлінбеуімен, пайдаланған қоздыру көзінің типімен байланысты. Төменгі температуралы көздерді пайдаланғанда жоғары қыздыру энергиясы бар көптеген элементтер жеткілікті дәрежеде коздырылмайды, осы уақытта жоғары температуралы көздерді пайдаланғанда біршама фон және спектрдің күрделігі жоғары шешіммен спектрометрлік жүйені қолдануды қажет етеді.

Сапалық талдау

Сапалық спектрлік талдаудың негізгі мәселесі - сынама құрамына енген элементтерді анықтау. Ізделініп отырған элементтің барын-жоғын суретке түсірілген спектрде осы элементтің аналитикалық сызықтары деп аталатындарды табу арқылы анықтайды. Шынын айтсақ элементтің бар екені туралы қорытынды толқын ұзындығы дәл анықталған жағдайда бір ғана спектрлік сызықша негізінде жасалады. Алайда іс жүзінде толқын ұзындығын анықтау спектрлік сызықтың пішіні мен онын орналасу жағдайын дәл өлшейтін спектрографтың шешушілік күшімен шектелген. Бұл мәселе көп сызықты спектр жағдайында күрделене түседі. Бірнеше сызықтардың кейбіреуі өзара бірігіп, толқын ұзындыгының өзгеруі салдарынан бір элементті басқалармен шатастыру қаупі туатын жағдайлар болады. Сондықтан да спектрде бірнеше аналитикалық сызықтың көрінуі шарт. Аналитикалық сызықтың аса көп санын іздестіруге уақыт көп кетеді, әрі ол артық еңбектенуді қажет етеді. Күрделі жағдайларда жеке элементті сенімді айқындау үшін 3-4 сызықтан артық іздеудін керегі жоқ. Аналитикалық сызықтарды таңдау кезінде олардың аса жоғарғы сезімталдылықта болуы шарт. Мұндағы сызық сезімталдылығына шартты түрде "соңғы сызық" деп аталатын сызықтың жеңіл қоздырылуы жауап береді. Ал осы соңғы сызық спектрлік сызық болып табылады. Бұл элементтің концентрациясы азайғанда, плазмада баскалардан ұзақтау сәуле шығару көзі байқалады. Іс жүзінде, ең аз қоздырылу энергиясы болатын шын мәніндегі "соңғы сызық" бола бермейді, ол - тек көп сызық арасындағы спектрдің жиі қолданылатын саласында орналасқандары ғана. Бұл сызықтарды пайдаланғанда, әр түрлі толқын ұзындығындағы сызықтардың байқалмауы сәуле шығаруды сіңіретін (фотоэмульсияға) жүйе қасиетіне де тәуелді екенін естен шығармаған жөн. Жоғарыда айтылғандай, сапалық спектрлік талдауды жүргізгендегі әр түрлі элементтердің спектрлік сызықтарының қабаттасып, бірігіп кетуі айтарлықтай зиянды. Бұл жағдайда пайдалы сызықтардың арасындағы едәуір интенсивтісін пайдаланбай-ақ, сезімталдығы әлсіз, әрі бірікпейтін сызықтарға ауысуға тура келеді. Сонымен бірге сызықтардың бірігуі ықтималдығы талданатын сынаманың химиялық күрамына ғана емес, тәжірибе жағдайына да тәуелді болса, онда ол жағдайды қиындатады. Элементті іздеп табуға қолайлы спектрді алу жағдайын таңдағанда, сапалық спектрлік талдаудың ерекшеліктерін ескерген дүрыс. Бұл жағдай белгісіз сынаманың жалпы химиялық құрамын анықтау қажет пе немесе оның толық кұрамын анықтаудан туындайтын мәселеге бір немесе бірнеше элементтердің болуы қажет пе деген мәселеге байланысты. Сапалық талдаудың бірден-бір ыңғайлы әдістемесі ретінде жалпы сапалық спектрлік талдауды қарастырады. Әйтсе де, бұл жалпы әдістеме талданатын барлық сынама және әрбір үлгінің толық құрамын анықтау үшін тиімді жағдай туғыза бермейді. Көбінесе талданатын сынамадағы негізгі зат белгілі. Бұл ретте берілген материал мен анықталатын элемент үшін аса ыңғайлы, әрі қолайлы аналитикалық жағдайды таңдап алу керек. Жалпы сапалық талдауға арналған спектограмманы алғанда, ондағы негізгі құрамдас бөліктердің айқын сызықтарымен қатар элементтердің элсіз сызықшалары мен іздерін де бақылау керек. Спектрограмманы алған кезде аналитикалық сызықтардың жеңіл танылып, оңай даралану мүмкіндігі де қарастырылады. Ол үшін кейбір спектрографтарды толқын ұзындыгы шкаласымен жабдықтайды, оның қажетті бөлігін спектрлік пластинкаға түсіріп алады. Алайда бұл шкаланың орналасу қайталанымпаздығы анықталатын толқын ұзындығының қажет еткен дәлдігін қанағаттандырмайды. Толқын ұзындығын дәл анықтау үшін толқын ұзындыгы белгілі заттың спектрлік сызығымен бірге ешбір өзгеріссіз, бір фототақтайшаға үлгі спектрін суретке түсіреді. Әдетте, мұндай зат ретінде темір спектрін пайдаланады. Құрамында темір бар үлгі спектрін темір спектрінің атласындагы (жиынтығындағы) сызықпен (суретке түсірген, қос спектрлерді) салыстырады. Ондағы кестелерде жиірек кездесетін, темірге тән сызықтардың қабатына. оларға үлесті толқын ұзындығы орналасқан. Атласта белгіленген сызықтар көмегімен сынамадағы элементті айқындағанда, ондағы сипаттық мәндерді бірнеше деректермен салыстыра тексерген жөн. Ал кез келген шкала арқылы жүргізгенде, сапалық талдау дәрежесі артады, өйткені мұндайда бірнеше шама бір зат үшін әр жерде кезекпен кездесіп отырады.