3.3.2. Количественное определение элементов

Эмиссионный метод применяется для определения легко возбужда- емых элементов (потенциал возбуждения ≤ 4 эВ), имеющих потенциал ионизации не более 8 эВ.

При Т = const интенсивность излучения I прямо пропорциональна концентрации C определяемого элемента (рис. 3.28). Однако такая зави- симость существует лишь в определенных областях концентрации.

Прямолинейность CfI нарушается вследствие явлений самопо- глощения, ионизации, образования в пламени газообразных или труд- нолетучих соединений.

Так же влияет состав анализируемого раствора, степень его распы- ления и качество пламени. Поэтому рабочий прямолинейный участок калибровочного графика (рис. 3.28) всегда определяют эксперименталь- но и все измерения производят при неизменном режиме работы прибо- ра.

1. Если преобладает поглощение, то при малых C между I и C прямолинейная зависимость. При больших концентрациях I пропорцио- нально C .

61

Рис. 3.28. Логарифмическая зависимость интенсивности излучения от

концентрации вещества: lgI=f(lgC)

2. Если влияет ионизация, то при малых концентрациях (P/Kи < 0,01) I пропорциональна C

2 , а при больших C (P/Kи > 100) зависимость

линейная I от C.

3.3.3. Измерение интенсивности излучения

Для измерения применяют различные приборы: фотометры со све- тофильтрами, спектрофотометры многоканальные, одноканальные. Пламенный спектрофотометр (рис. 3.29) предназначен для измерения концентрации химических элементов в растворах путем фотометриче- ских измерений пламени, в которое вводится анализируемый раствор.

Рис. 3.29. Пламенный спектрофотометр ФПА-2-01

Используется в химической, металлургической промышленности, на предприятиях водоснабжения, в сельском хозяйстве, в медицине.

Спектрофотометр типа ФПА-2-01 обеспечивает работу в двух ре- жимах: ручном – для единичных анализов и автоматическом – для ана- лиза серии проб; по методу внутреннего стандарта и без него.

62

Раствор исследуемого элемента в виде аэрозоля вводится в пламя. Под действием тепловой энергии пламени возникает характерный для данного элемента спектр излучения. Аналитическая линия этого излу- чения выделяется интерференционным светофильтром, воспринимается фотоприемником. Усиленный и обработанный сигнал с фотоприемника выводится на цифровое табло и регистрируется печатающим устрой- ством.

3.3.4. Методы определения концентрации растворов в фотометрии пламени

Метод сравнения: основан на сравнении интенсивности излучения исследуемого и стандартного растворов.

Неизвестную концентрацию Сх находят по формуле

CT

x CTX

a a

CC , (3.35)

где ССТ – концентрация стандартного раствора; ах и аСТ – величины фо- тотоков.

При линейной зависимости Cfa точнее получаются результаты с использованием двух стандартных растворов, где концентрация ис- следуемого раствора:

CTX CTCT

CTCT CTX

aa aa CC

CC . (3.36)

Причем должно выполняться условие: CTXCT

CCC . Метод калибровочного графика. По серии стандартных растворов

известной концентрации на миллиметровой бумаге строят калибровоч- ный график CfI . Затем измеряют интенсивность аналитической ли- нии этого же элемента в исследуемом растворе и по калибровочному графику находят концентрацию.

Если в выбранном интервале концентрации зависимость CfI нелинейная, то график строят по 8–10 растворам с разницей между со- бой 10–15 %. Угол наклона на самом пологом участке кривой не менее 15°.

Метод добавок: определение основано на сравнение интенсивно- сти излучения при фотометрировании исследуемого раствора и иссле- дуемого раствора с добавкой известного количества определяемого элемента:

63

XgX

X gX

aa a

CC . (3.37)

Метод добавок учитывает влияние солевого фона и обеспечивает одинаковые условия при исследовании.

Контрольные вопросы

1. Что представляет собой фотометрия пламени? Каковы достоинства и недостатки этого метода?

2. Какие свойства атомов и ионов лежат в основе метода пламенной фотометрии?

3. Какой принцип положен в основу работы пламенного фотометра? 4. Почему метод пламенной эмиссионной спектроскопии особенно

популярен при определении щелочных и щелочноземельных ме- таллов?

5. Какими способами рассчитывают количественное содержание ве- щества в методе пламенной фотометрии растворов?