Методы, основанные на испускании излучения: атомноадсорбционная спектрометрия, флуориметрия

Тип работы: Материал
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 14 страниц
В избранное:

Южно-Казахстанская Медицинская Академия
Кафедра фармацевтической и токсикологической химии

РЕФЕРАТ

Тема: Методы, основанные на испускании излучения: атомноадсорбционная спектрометрия, флуориметрия.

Выполнила : Палуан Камшат
Группа: 403 ТФП
Приняла: Махова Е. Г.

Шымкент 2020 год

План:
* Введение
* Основная часть
* Атомно-абсорбционная спектрометрия
* Флуориметрия
* Заключение
* Используемая литература

Введение
Атомно-абсорбционная спектроскопия (ААС) - это метод количественного элементного анализа, основанный на измерении поглощения атомным паром монохроматического излучения, энергия кванта света которого соответствует резонансному переходу в атомах определяемого элемента.
В абсорбционных методах измеряется ослабление светового потока, связанного с поглощением кванта и переходом атома на возбужденный уровень:
М* -- М+hυ (эмиссия)
М+hυ -- М* (абсорбция)
Сферы применения методов АСС очень многообразны. Это анализ объектов окружающей среды, продуктов питания, лекарственных препаратов.

Флуориметрия (флуоресцентный анализ) -- метод определения концентрации вещества по интенсивности флуоресценции, возникающей при облучении вещества монохроматическим излучением.
В качестве источников монохроматического излучения используются различные лазеры (непрерывныеимпульсные, твёрдотельныегазоразрядныена растворах красителей) и ртутные лампы. Для выделения необходимого спектра излучения применяют интерференционные фильтры и монохроматоры. В том случае, если исследуемое вещество трудно переходит в возбуждённое состояние, то используют несколько лазеров либо дополнительное возбуждение в плазме газового разряда.
Применение флуориметрии затрудняется сложностью выполнения этой методики и дороговизной необходимого лабораторного оборудования.

АТОМНО-АБСОРБЦИОННАЯ СПЕКТРОМЕТРИЯ
ОСНОВНОЙ ПРИНЦИП
Атомная абсорбция -- процесс поглощения электромагнитного излучения специфической длины волны атомом в основном состоянии с переходом в возбужденное состояние. Атомы в основном состоянии поглощают энергию с резонансной частотой, и вследствие такого резонансного поглощения электромагнитное излучение ослабляется. Поглощенная энергия фактически прямо пропорциональна количеству присутствующих атомов.

Типы атомных спектров

При высокотемпературном воздействии на вещество возможно возникновение трех типов спектров: непрерывных полосатых и линейчатых.
Излучение с непрерывным спектром испускается раскаленными твердыми телами.
Полосатые спектры типичны для молекул, находящихся при высокой температуре. Эти спектры отражают сложные процессы, связанные с изменением электронной, колебательной и вращательной энергии молекул.
Линейчатые спектры обусловлены процессами возбуждения электронов свободными атомами и одноатомных ионов. Для объяснения линейчатой природы атомных спектров можно использовать Боровскую модель атома.
Закономерности в атомных спектрах для элементов Периодической системы подчиняются правилу сдвига Косселя-Зоммерфельда: спектр каждого элемента подобен спектру однократно ионизированного атома элемента, следующего за ним.

Этапы анализа
1. Проба в виде раствора подается на пламя горелки и испаряется.
2. Через пар пропускается электромагнитное излучение катодной лампы
3. Атомы металла в пробе поглощают (абсорбируют) часть спектра
4. Детектор фиксирует оставшееся (неабсорбированное) излучение

Данная общая фармакопейная статья приводит общую информацию и определяет порядок действия при определении элементов атомно-абсорбционной спектрометрией либо с помощью атомизации с использованием пламени, электротермического испарения в графитовой печи, получения гидридов, либо способом холодного пара для определения ртути.
Атомно-абсорбционная спектрометрия -- техника определения концентрации элемента в испытуемом образце путем измерения поглощения электромагнитного излучения атомным паром элемента испытуемого образца. Испытание проводят при длине волны одной из линий поглощения (резонансных линий) определяемого элемента. Количество поглощенного излучения, в соответствии с законом Бугера-Ламберта-Бера, пропорционально концентрации элемента.

ПРИБОР
Основными составляющими частями прибора являются:
- источник излучения;
- система введения и распыления образца;
- атомизатор;
- монохроматор или полихроматор;
- детектор;
- блок сбора данных.
Прибор обычно оснащают системой коррекции фона. В качестве источника излучения используют лампы с полым катодом (ЛПК, HCL -- hollow-cathode lamp) и безэлектродные газоразрядные лампы (БЭГЛ, EDL -- electrodeless discharge lamp). Излучение таких ламп имеет спектр определяемого элемента, состоящий из очень узких линий с полушириной около 0,002 нм.
Существует три типа атомизаторов:

- Пламенный способ
Пламенный атомизатор состоит из системы распыления с пневматическим приспособлением для получения аэрозоля, регулятора газа и горелки. Для получения температуры от 2000 K до 3000 K используют различные смеси горючего газа (пропан, водород и ацетилен) и окислителя (воздух и оксид азота). Конфигурацию горелки адаптируют под используемые газы, скорость подачи газа регулируется. Образцы распыляют, используя подкисленную воду как предпочтительный растворитель для приготовления испытуемых растворов и растворов сравнения. Могут быть использованы и органические растворители, если гарантировано, что они не влияют на стабильность пламени.
- Способ электротермической атомизации
Основными составляющими электротермического атомизатора являются графитовая трубчатая печь и источник электроэнергии. При использовании графитовой трубчатой печи происходит полная атомизация образца и атомный пар удерживается на пути излучения в течение длительного времени, что улучшает предел определения. Образцы (жидкости и твердые вещества) вводят непосредственно в графитовую трубчатую печь, которая нагревается постепенно по заданной программе, сначала высушивая образец, затем удаляя основные компоненты матрикса путем пиролиза, после чего атомизируя весь определяемый элемент. Очищают печь, нагревая ее до температуры более высокой, чем температура атомизации. Продувание графитовой печи инертным газом во время пиролиза приводит к более качественному процессу атомизации.
- Способ холодного пара и гидридный метод
Атомный пар может быть получен и вне спектрометра. Такой способ получения атомного пара используют в методе холодного пара при определении ртути или для определения таких элементов, образующих гидриды, как мышьяк, сурьма, висмут, селен и олово. В случае определения ртути, атомы генерируют химическим восстановлением с помощью хлорида олова или боргидрида натрия, после чего атомный пар быстро переносят с помощью инертного газа в холодную кварцевую кювету, расположенную на пути излучения, испускаемого лампой. Гидриды, генерированные таким образом, переносятся с помощью инертного газа в горячую кювету, где они диссоциируют на атомы.

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ
При измерениях атомной абсорбции могут иметь место химическая, физическая, ионизационная и спектральная интерференции. Химическую интерференцию компенсируют использованием модификаторов матрикса или высвобождающих агентов, либо использованием высоких температур пламени оксид азота -- ацетилен. Ионизационную интерференцию компенсируют использованием специальных ионизационных буферов (например, лантановых или цезиевых). Физическую интерференцию, обусловленную высоким содержанием соли или вязкостью, компенсируют, используя разведение образца, посредством метода стандартных добавок или подбором матрикса. Спектральная интерференция происходит при перекрывании резонансных линий, и для ее исключения используют другую резонансную линию. Использование коррекции фона Зеемана также компенсирует спектральную интерференцию и помехи, связанные с поглощением излучения молекулами, особенно при использовании способа электротермической атомизации. Также к спектральной интерференции может приводить использование многоэлементных ламп с полым катодом. Специфическое или неспецифическое поглощение измеряют в спектральном диапазоне, определяемом выбранной шириной щели монохроматора ((0,2 -- 2) нм).

КОРРЕКЦИЯ ФОНА
Рассеивание и фон увеличивают значение измеряемого поглощения при атомизации пламенем или при электротермической атомизации. Поглощение фоном охватывает широкий диапазон длин волн, в то время как атомы поглощают в очень узких диапазонах порядка (0,005 -- 0,02) нм. Поглощение фоном может быть скорректировано использованием контрольного раствора, имеющего точно такой же состав, что и раствор образца, за исключением определяемого элемента, что, однако, часто является неосуществимым. При электротермической атомизации температура пиролиза должна быть подобрана так, чтобы исключить продукты разложения матрикса, вызывающие фоновое поглощение. Коррекция фона может быть проведена также с использованием двух различных источников энергии: лампы с полым катодом, с помощью которой измеряют общее поглощение (элемент + фон), и дейтериевой лампы с непрерывной эмиссией, с помощью которой измеряют фоновое поглощение. Для коррекции фона сигнал, полученный от дейтериевой ламы, вычитают из сигнала, полученного от лампы с полым катодом. Этот способ лимитирован спектральным диапазоном дейтериевой лампы (от 190 нм до 400 нм). Фоновое поглощение также может быть найдено путем измерения поглощения при двух длинах волн: резонансной линии и длине волны, близкой к резонансной, но при которой не наблюдается поглощения образцом, и последующим вычитанием из поглощения резонансной линии поглощения второй длины волны. Еще один способ коррекции фона -- эффект Зеемана (основан на расщеплении Зеемана линии поглощения в магнитном поле). Данный способ особенно полезен в случае, если фон имеет тонкую структуру, а также позволяет значительно скорректировать фон в диапазоне от 185 нм до 900 нм.

ВЫБОР УСЛОВИЙ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЯ
После подбора подходящей длины волны и ширины щели для определяемого элемента рассматривают следующие моменты:
- коррекцию неспецифического фонового поглощения;
- необходимость прибавления химических модификаторов или ионизационных буферов к образцу, а также к контрольному раствору и растворам сравнения;
- разведение образца (например, для минимизации физической интерференции);
- детали температурной программы, предварительный нагрев, высушивание, пиролиз, атомизацию, постатомизацию со временем линейного нарастания и временем удерживания;
- расход инертного газа;
- модификаторы матрикса для электротермической атомизации (печь);
- химические восстанавливающие реагенты для определений ртути или других гидридобразующих элементов вместе с температурой кюветы с холодным паром или температуры нагреваемой кюветы;
- технические требования по исполнению печи (камера, платформа Львова и другие).

МЕТОД
Определения проводят путем сравнивания со стандартными ... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.