Atom-fluoressens analiz metodi - Namangan davlat universiteti noorganik kimyo kafedrasi analitik kimyo fanidan

|
Namangan davlat universiteti noorganik kimyo kafedrasi analitik kimyo fanidan
|
bet | 3/7 | Sana | 14.05.2024 | Hajmi | 204,5 Kb. | | #231700 |
Bog'liq ATOM SPEKTROSKOPIK ANALIZ USULLARI1.2. Atom-fluoressens analiz metodi;
Atom-fluoressens spektroskopiyasi namunadagi metal elementlarini aniqlash va ularning tegishli konsentratsiyasini hisoblash uchun ishlatiladigan miqdoriy analitik usuldir.Bu atom fluoressens spektrlari bo’yicha elementlar iqdoriy tahlil usulidir. AFS namunadagi elementlarning konsentratsiyalarini aniqlash ucgun ishlatiladigan analitik usul. Tahlil qilinayotgan moddaning namunasi atom bug’iga aylanadi va faqat aniqlanayotgan element atomlarini o’zlashtiradigan bunday nurlanish bilan fluoressensni qo’zg’atish uchun nurlanadi(radiatsiya to’lqin uzunligi ushbu atomlarning elektron o’tishlarining energiyasiga mos keladi).
Qo’zg’algan atomlarning bir qismi yorug’lik chiqaradi-analit.atom-fluoressensda namunalar birinchi navbatda ionlash usuli yordamida gazga aylanadi,masalan,olov yoki boshqa issiqlik manbasiga ta’sir qilish. Keyin hisol bo’lgan atom gazi ma’lum bir to’lqin uzunligining ko’rinadigan yoki ultrabinafsha nuriga ta’sir qiladi. Bu yorug’lik ma’lum bir elementning atomlaro bilan o’zaro ta’sir qiladi va ularning flouressensini keltirib chiqaradi. Keyin flouressens nur detector tomonidan olinadi, bu esa o’z navbatida ushbu elementning konsentratsiyasini hisoblashi mumkin. Ushbu jarayonni takrorlash va turli elementlarni sinab ko’rosh orqali namunaning elementar tarkibini aniqlash mumkin.
Atom flouressens spektroskopiyasi odatda erituvchi fazadan atom gaziga aylanadigan namunalarda o’tkaziladi.Bu shuni anglatadiki, tahlildan oldin namuna suyuqlik yoki eritma shaklida bo’lishi kerak.Qattiq namunalar bo’lsa, ,avval ularni mos eituvchida eritish kerak bo’ladi. Natijalarga ta’sir qilinishi mumkin bo’lgan ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash uchun namunalar oldindan ishlov berishni ham talab qilishi mumkin.Atom fluoressensiyada namuna gazsimon atomlarga aylanadi va noma’lum element yorug’lik manbai tomonidan yuqori elektron darajasiga qo’zg’atiladi. Qo’zg’alishdan so’ng atomlar foton chiqishi bilan o’chiriladi. O’lchangan flouressens bu emissiya jarayonidir.
Atom-flouressensiya uchun asboblar atomlarni radiatsiyaviy qo’zg’atish uchun yorug’lik manbasini o’z ichiga oladi; namunani gazsimon atomlarga aylantirish uchun aylantirish hujayrasi; va floresan nurlanishni to’plash uchun aniqlash tizimi. Yorug’lik manbai va elektrotermik atomizator yoki grafit pechi sifatida sozlanishi lazer tizimining kombinatsiyasi, chunki atom hujayrasi ko’plab elementlarning femtogramma miqdorini aniqlay oladigan asbobni taqdim etadi.
Atom-fluoressens spektroskopiyaning asosiy afzalligi: uning yuqori o’ziga xosligi, u o’ziga xos elementlarni juda past konsentratsiyalarda ham kuzatishi mumkin, bu esa uni ifloslantiruvchi metallarning oz miqdorini aniqlash uchun ideal qiladi. Turli xil metallarning keng assortimentini aniqlash mumkin, bu esa atom-fluoressensiyani ko’p qirrali sinov usuliga aylantiradi. Bu shuningdek, nisbatan oddiy usul, ya’ni namunalar yuqori o’tkazuvchanlik bilan tez sinovdan o’tkazilishi va nisbatan qisqa vaqt Ichida qimmatli ma’lumotlarni taqdim etishi mumkin.
Atom-fluoressens spektroskopiyaning kamchiligi: atom-fluoressens bir vaqtning o’zida faqat bitta elementni aniqlay oladi,bu namunada bir nechta noma’lum elementlar bo’lganda jarayonni sekinlashtiradi.
Atom-flouressensiya asosan metall atomlari bilan ishlaydi va shuning uchun organik va boshqa metall bo’lmagan kimyoda cheklangan qo’llaniladi.
Bundan tashqari, ba’zi birikmalar floresan ta’sirga aralashuvni keltirib chiqarishi mumkin, shuning uchun u barcha namunalar uchun mos emas. Nihoyat, bu halokatli usul bo’lib, namuna atomizatsiya jarayonida samarali tarzda yo’q qilinadi va shuning uchun tahlildan keyin qayta tiklanmaydi.
Atom-adsorbsion spektroskopiya xuddi shunday usul bo’lib, atomlashtirilgan namunalar qaysi to’lqin uzunliklari yutilishini va shuning uchun qaysi atom mavjudligini aniqlash orqali ularning elementar tarkibini aniqlash uchun yorug’likning ma’lum to’lqin uzunliklariga ta’sir qiladi. Atom-adsorbsion odatda atom-flouressensiyaga qaraganda arzonroq jarayon bo’lib, arzonroq uskunalarni talab qiladi va shunig uchun kengroq foydalanish mumkin. Biroq, atom-flouressensiya ko’pincha kamroq aniqlash chegarasiga ega va fon shovqinini kamaytiradi va shuning uchun og’ir metall elementlarni hatto juda past konsentratsiyalarda ham aniqlay oladi. Bu ma’lum turdagi metalllarning mavjudligini aniqlashda, ayniqsa ular faqat oz miqdorda bo’lsa, uni yanada qimmatli qiladi.
Atom – emission alangali fotometriya metodi emission spektral analizning variantlaridan biri hisoblanadi va uning asosida analiz qilinadigan modda tarkibiga kiruvchi atomlarning nur chiqarish spektrlari yotadi.
Analiz qilinadigan modda biror bir qulay erituvchi yordamida eritiladi, o’lchov kolbasiga solingan va toza erituvchi yordamida o’lchov kolbasining belgi chizig’igacha suyultiriladi. Hosil bo’lgan eritma purkagich (ijektor) yordamida doimiy ravishda ya‘ni uzluksiz va bir maromda gaz gorelkasi alangasiga purkaladi. Bunda gaz gorelkasining alangasi ham doimiy ravishda bir maromda yonib turishi shart.
Alanganing yuqori temperaturasi ta‘sirida erituvchi bir pasda bug’lanib ketadi va tuzning mayda zarrachalari qoladi va bu zarrachalar atomlargacha parchalanadi. Bunda atomlarning bir qismi yuqori kvant energetik holatigacha qo’zg’aladi. Qo’zg’algan atomlar normal holatga o’tib har bir elementning o’zi uchun alohida xarakterli ma‘lum to’lqin uzunligiga ega bo’lgan nurni chiqaradi.
Monoxromator yoki rug’lik filtri yordamida umumiy yorug’lik oqimidan yoki fotoko’paytirgich yordamida o’lchanadi. Alanganing yonish rejimi, eritmaning alangaga purkalish tezligi va uning disperstsilanish darajasi o’zgarmas bo’lganda bu monoxromatik nurning intensivligi va eritma tarkibidagi aniqlanadigan element kontsentratsiyasi orasida proportsionallikka yaqin bo’lgan, ayrim kontsentratsiyalar oralig’ida chiziqli funktsional bog’lanish mavjud. Bu bog’lanish tegishli elementni miqdoriy aniqlash uchun asos bo’ladi.
Alanganing tashqi (harorati bir oz past bo’lgan) qatlamida nur chiqarish spektrining qisman yutilishi, aniqlanadigan element atomlari ayrim qismining ionlash yoki atomlanishiga berilmaydigan birikmaga bog’lanish tufayli nurlanish intensivligi va eritmadagi tegishli element kontsentratsiyasi orasidagi proportsional bog’lanish buzilishi mumkin.
Bu hodisalarning topish aniqligiga halaqit beruvchi ta‘siri maxsus ishlab chiqilgan usullar yordamida minimumga yetkaziladi.
Alangali fotometriya metodi ekspress metodi bo’lib, bu metod bilan 50 ga yaqin elementni (hozirgi zamon alangali fotometrik asboblari yordamida 100 dan ortiq elementlarni juda tez aniqlash mumkin. Bunday asbob hozirgi kunda Shurtan gaz kimyo majmuasining markaziy laboratoriyasida mavjud) juda tez aniqlashga imkon beradi. Metodning sezgirligi katta bo’lib, u element tabiatiga hamda aralashma tarkibiga bog’liq.
Agar yoqilg’i sifatida tabiiy gaz yoki propan va butan aralashmasi, oksidlovchi gaz sifatida siqilgan havo ishlatilsa alanganing harorati 1800 – 20000 S (gorelkaning yonish sharoitiga ko’ra) atrofida bo’ladi. Bunday haroratda faqat ishqoriy va ishqoriy yer metallari atomlari qo’zg’algan holatiga o’tadi. Qolgan elementlar esa o’zlaridan nur chiqarmaydi va shu bilan birga oson qo’zg’algan holatga o’tadigan elementlarga (ishqoriy va ishqoriy yer metallari) halaqit bermaydi. Shuning uchun alangali fotometriya ishqoriy va ishqoriy yer metallarni xilma – xil ob‘ektlarda aniqlashda alohida ahamiyat kasb etadi. U geologiyada, geoximiyada, biologiyada, meditsinada, metallurgiyada va kimyo sanoatida keng ko’lamda qo’llaniladi.
Agar qiyinroq qo’zg’aluvchan elementlarni aniqlash talab qilinsa u holda yuqori haroratli alanga qo’llaniladi, buning uchun yoqilg’i sifatida atsetilen yoki vodorod gazlari, oksidlovchi gaz sifatida esa toza kislorod ishlatiladi.
Bunda atomlari asosan, faqat normal holatga yaqin bo’lgan kvant sathi holatigacha qo’zg’algan holatga o’tadi va shuning uchun spektral chiziqlar soni elektr yoyi kondensatsiyalangan elektr uchquni yordamida qo’zg’algan holatiga o’tkazilgadagiga qaraganda juda ko’p marta kamdir. Demak alangali fotometrik analishzda begona elementlarning halaqit berish ehtimolligi klassik spektral analiz uslubi bilan xuddi shunday aniqlashlarga qaraganda juda kamdir. Bundan tashqari alangali qo’zg’alishda elektr yoyi yoki elektr uchquni yordamida qo’zg’alishga qaraganda hamma yig’indi nurlanishlardan kerakli spektral chiziqlarni ajratish imkoniyati ancha yuqori va o’ng’ayroq.
Birinchi, eng oddiy va shu bilan birga aniqligi kamroq usul boyicha, aniqlanadigan elementning bitta standart eritmasi tayyorlanadi. Bu standart eritmada mumkin qadar hamma begona elementlar tarkibi va miqdori taxminan analiz qilinadigan eritma tarkibi bilan bir xil qilib olinadi. Dastlab standart eritma Vst alangaga purkalib fototok kuchi o’lchanadi so’ngra esa xuddi shunday sharoitda analiz qilinadigan eritma fototok kuchi o’lchanadi. Aniqlanadigan element kontsentratsiyasi quyidagi formula orqali hisoblanadi:
Sx = Sst Ix/Ist
Bunda Sst – aniqlanadigan elementning standart eritmadagi kontsentratsiyasi;
Sx – analiz qilinadigan elementni eritmadagi kontsentratsiyasi;
Ist – standart eritma fototok kuchi;
Ix – analiz qilinadigan eritma fototok kuchi;
Agar Ist – ning topilgan qiymati Ix – ning qiymatidan katta farq qilsa, u holda topish aniqligini oshirish uchun kontsentratsiyasi Sx – ga yaqin bo’lgan ikinchi standart eritma tayyorlanadi va hamma o’lchashlar takrorlanadi va yana qayta Sx hisoblanadi va bunday standart eritmalar bir necha bor tayyorlanishi ham mumkin, bu bilan ushbu uslubning aniqlik darajasini oshirish mumkin.
Bu usulni qo’llashning asosiy sharti shuki, bunda eritmadagi aniqlanadigan elementkontsentratsiyasi bilan fotometrlanadigan nurning intensivligi orasidagi proportsionallikka amal qilishdir. Kamdan – kam bunday holatlarda bunga erishish mumkin. Buning uchun hamma begona elementlarning kontsentratsiyalari juda kichik va yetarli darajada bo’lishi, hamda halaqit beruvchi hamma faktorlar to’la bartaraf qilingan bo’lishi kerak.
Solishtirish usulining ikkinchi varianti nurning intensivligi va elementning kontsenratsiyasi orasida proportsional bog’lanish bo’lmay, balki kontsentratsiyaning katta intervalidagi, kontrol eritmadagi aniqlanadigan element kontsentratsiyasini o’z ichiga oladigan faqat chiziqli bog’lanish bo’lgandagina qo’llaniladi. Bu variantda ikkita standart eritma tayyorlanadi. Bu standart eritmalardan birining kontsentratsiyasi aniqlanadigan elementning analiz qiladigan eritmadagi kontsentratsiyasidan katta, ikkinchi esa aksincha kichik bo’ladi va begona aralashmalar kontsentratsiyasi taxminan analiz qilinadigan eritmalarnikidek bo’lishi kerak. Bir xil sharoitda ikkala standart va aniqlanadigan eritma fotometrlanadi. Analiz qilinadigan eritmadagi aniqlanadigan element kontsentratsiyasi quyidagi formula orqali hisoblanadi:
Ix – I1
Sx = S1 ------------- (S2 – S1)
I2 – I1
Bunda:
S1 – aniqlanadigan elementning birinchi standart eritmadagi kontsentratsiyasi;
S2 – aniqlanadigan elementning ikkinchi standart eritmadagi kontsentratsiyasi.
Sx – aniqlanadigan elementning analiz qilinadigan eritmadagi kontsentratsiyasi.
I1–a aniqlanadigan elementning birinchi standart eritmasini fotometrlangandagi galvanometr ko’rsatkichi;
I2 – aniqlanadigan elementning ikkinchi standart eritmasini fotometrlangandagi galvanometr ko’rsatkichi;
Ix – aniqlanadigan elementning analiz qilinayotgan eritmasini fotometrlangandagi galvanometr ko’rsatkichi;
Alangali fotometrik analiz metodi amaliyotida aniqlanadigan element kontsentratsiyasini aniqlashda ko’pincha darajalangan grafik usuli qo’llaniladi, chunki uni nurning intensivligi bilan kontsentratsiya orasidagi bog’lanishning hamma turiga qo’llash mumkin. Bu usulning mohiyati quyidagidan iborat: katta kontsentratsiyalar intervalini o’z ichiga oladigan va bir – biridan yetarlicha farq qiladigan aniqlanadigan elementning 5 – 10 ta standart eritmalarini tayyorlab orlinadi va ketma – ket fotometrlanadi. Olingan natidalar (nurning intensivligi galvanometr ko’rsatkichi orqali olinadi) va standart elementning aniq kontsentratsiyalari asosida darajalangan grafik chiziladi. So’ngra xuddi shunday sharoitda analiz qilinadigan eritma fotometrlanadida olingan natijalarni to’g’ridan – to’g’ri grafikka qoyib aniqlanadigan element kontsentratsiyasi aniqlanadi.
Standart qo’shimcha qo’shish usuli analiz qilinayotgan elementeritmasini, so’ngra esa aniqlanadigan elementning kontsentratsiyasini analiz qilinadigan eritmadagi kontsentratsiyasidan ma‘lum qiymatga katta bo’lgan eritmasini alangaga purkalganda chiqaradigan nurning intensivligini o’lchashga asoslangan. Bunda eritmadagi begona aralashmalar kontsentratsiyasi xuddi analiz qilinadigan eritmanikiga mumkin qadar yaqin bo’lishi kerak. Ayniqsa bu usulni analiz qilinadigan eritmada begona elektrolitlar kontsentratsiyasi yuqori bo’lganda va komponentlar tarkibi qilinadigan eritmanikiga yaqin bo’lgan standart eritmalar tayyorlash mumkin bo’lmagan hollarda tavsiya qilinadi. Ammo, shu bilan birga, qo’shimcha qo’shish usulini xuddi solishtirish usulidagi singari nurning intensivligi va eritmadagi aniqlanadigan element kontsentratsiyalar orasida proportsional bog’lanish bo’lgandagina qo’llash mumkin.
Analiz qilinadigan elementni bu usul yordamida katta aniqlikda topish uchun analiz qilinadigan eritmani bir xil miqdorda qo’shimcha qo’shish bilan emas, balki bir necha xil miqdordagi qo’shimcha qo’shish bilan fotometrlash kerak. Bu usul bilan analizni quyidagicha bajarish metodikasi tavsiya qilinadi.
Hajmi 100 ml – li uchta o’lchov kolbasiga pipetka yordamida analiz qilinadigan eritmadan bir xil alikvot qism olinadi. So’ngra ikkinchi va uchinchi kolbalarga ma‘lum hajmlardagi aniqlanadigan elementning standarti qo’shiladi, kolbalardagi eritmalar belgisigacha distillangan suv bilan suyultiriladi va aralashtiriladi. Ketma – ket har uch kolbalardagi eritmalarni navbatma – navbat alangaga purkab fotoelementdagi tokni o’lchash bilan fotometrlanadi.Agar purkaladigan eritmadagi aniqlanadigan element kontsentratsiyasi va fototok kuchi orasida proportsional bog’lanish bo’lsa, turli alikvot qism standart qo’shimchalar qo’shilgan analiz qilinadigan eritmalarni fotometrlash natijalari asosida topilgan Sx qiymatlari bir – biriga juda yaqin yoki nazariy jihatdan teng bo’ladi.
Atom-flouressens tahlilda analitik signal yozish sxemasi shovqini va tarqalgan yorug’lik fonida hosil bo’ladi. Ikkinchisi qo’zg’atuvchi manbadan nurlanishning optik jihatdan bir xil bo’lmagan bug’larga va atomizatorlardagi namuna zarrachalariga tarqalishi natijasida paydo bo’ladi. Yuqori tarqalgan yorug’lik intensivligida rezonans flouressens signalini shovqindan ajratish qiyin, chunki analitik chizqining to’lqin uzunligiga to’g’ri keladi. Shovqin ta’sirini bostirish uchun namunaning makrokomponentlari ajratiladi va mikroelementlar konsentrati tahlil qilinadi.
Kukunli namunlarni atomizatsiya qilish grafit tigel yoki kapsulalarda amalga oshiriladi, ularga ba’zan qo’shimcha olovga qo’shiladi. Alangalarning tarkibi shunday tanlanadiki, flouressens rentabelligi( flouressens sifatida chiqarilgan yoki yutilgan energiya ulushi) va atomizatsiya darajasi maksimal darajaga ko’tariladi.
Elektrotermik hosildorlikni oshirish uchun atomizatorlar odatda argon atmosferasiga joylashtiriladi.
Flouressensiyani qo’zg’atish uchun chiziqli yoki uzluksiz spektrli intensive lampalar, shuningdek, sozlanishi to’lqin uzunligi bo’lgan lazerlar qo’llaniladi.
Rezonansli bo’lmagan flouressens ham qo’llaniladi.Bunday holda, samarali qo’zg’alish faqat lazer yordamida amalga oshiriladi. Flouressens spektrini ro’yxatga olish uchun katta burchakka ega yuqori diafragma spektrofotometrlari qo’llaniladi. Usulning yuqori selektivligi, juda tor atom flouressens chiziqlari tufayli, bir vaqtning o’zida bir nechta elementlarni aniqlash imkonini beradi. Buning uchun atomizator atrofida tegishli miqdordagi yuqori diafragma spektrofotometrlari o’rnatiladi.Avtomatlashtirish oson, uskunaning narxi nisbatan past.
Atom-flouressens spektroskopiyasida ionlar tashqi nurlanish manbai ta’sirida qo’zg’atiladi. Ammo atom flouressens nurlanishning paydo bo’lishining zaruriyati atomlar tomonidan mos energiyaga ega bo’lgan yorug’lik kvantining dastlabki yutilishi bo’lganligi sababli, atom flouressens spektroskopiyasi usuli asosan emissiya bo’lib, atom yutilish spektroskopiyasi bilan juda ko’p umumiy xususiyatlarga ega.Spektral tahlil usullari standartlashtirilgan, ko’pgina elementlar va ko’plab molekulalarning xarakterli chiziqlari haqidagi am’lumotlar komputer ma’lumotlar bazasida saqlanadi, bu kimyoviy moddalarni tahlil qilish va aniqlashni sezilarli darajada tezlashtiradi.
|
| |