روش جذب اتمی
اساس جذب اتمی بر روی تابش و جذب اتم های خنثی در درجه حرارتی پایین تر از طیف تابشی یعنی ٢٠٠٠ درجه سلسیوس می باشد برای سنجش در این روش نمونه ها باید بصورت محلول باشد.
در اولین قدم آزمایش محلول حاوی عنصر بوسیله یک شعله که با هوا واستیلن می سوزد و در ٢٠٠٠ درجه سلسیوس بخار می شود. در اثر بخار شدن قسمت اعظم عناصر موجود در محلول به حالت خنثی در می آید.
از جمله روش هایی که جهت اندازه گیری فلزات سنگین بکار می رود روش جذب اتمی می باشد که با استفاده از دستگاه اتمیک ابسوربشن می باشد.
بطور کلی اتمیک ابسوربشن اسپکتروفتومتری بعنوان روشی برای تعیین مقدار غلظت یک فلز در نمونه با اندازه گیری تشعشعات در بخار اتمی تولید شده از نمونه ،در طول موجی که مشخص وخا ص فلزتحت اندازه گیری می باشد توصیف می شود.
عناصر قابل اندازه گیری با دستگاه اتمیک با رنگ صورتی در جدول تناوبی در زیر نشان داده می شود.
اتمیک ابسوربشن یکی از دقیق ترین روشها برای تشخیص وتعین مقدار فلزات در محلول ها می باشد بطوریکه می توان عناصر فلزی را با آن در غلظتهایی از مقادیر بسیار جزئی تا مقادیر بالا تعیین مقدار نمود. این روش محدود به محلول های آبی نمی شود زیرا حلا ل های آلی و مخلوط حلال های آلی و آبی نیز مناسب هستند. در این روش تصفیه شیمیایی نمونه بندرت مورد نیاز می باشد بطوریکه اندازه گیری غلظت انواع فلزات با اتمیک ابسوربشن بسرعت و آسانی انجام می شود .
اصول علمی جذب اتمی به شرح زیر است :
اگر یک محلول شامل ترکیبات فلزی به داخل شعله مانند هوا – استیلن تزریق شود بخار اتمی از فلز تشکیل خواهد شد. طریقه انتشار نور بدین ترتیب است که در لامپ مخصوص، بعضی از اتمهای فلز به یک سطح انرژی بالا رسیده و تشعشعات مخصوص آن فلز را منتشر می کنند. پس از تزریق نمونه به دستگاه و تبدیل شدن یونهای فلزی به اتم، اتمها قادر خواهند بود نور منتشر شده از منبع نور را که از میان شعله حاوی اتمهای عنصر عبور می نمایند جذب نمایند. میزان جذب متناسب با تراکم اتمها در شعله می باشد و اتمهای یک عنصر بخصوص فقط می توانند تشعشعات طول موج مشخص خودشان را جذب نمایند بنابراین تداخلات طیفی که در روشهای انتشار مزاحم می باشند ندرتاً اتفاق می افتد.
یک دستگاه اتمیک ابسوربشن اسپکتروفتومتر شامل قسمتهای زیر می باشد:
١ – یک منبع نورانی که معمولا لامپی کاتدی و توخالی می باشد که کاتد آن از جنس عنصری که باید تعیین مقدار شود ساخته شده است داخل لامپ از گاز بی اثر آرگون یا نئون در فشار کم پر شده است.
٢ – سیستم شعله که نمونه محلول با سرعت یکنواخت به داخل آن تزریق می شود و درجه حرارت به اندازه کافی است تا بتواند بخار اتمی فلزات موجود در محلول را تولید نماید. عمومی ترین شعله مورد استفاده سیستم هوا – استیلن می باشد.
٣ – یک مونوکروماتور که خطوط رزونانس مختلف را از هم جدا می کند و فقط نور یکنواخت عبور می دهد.
۴ – یک فتو مولتی پلایر (دستگاه تقویت کننده) که نور را تبدیل به انرژی نموده وشدت آن را تقویت می کند.
روش کار با دستگاه جذب اتمی
به علت اختلاف بین مدلها و ساخت دستگاه اتمیک ابسوربشن توسط کارخانجات سازنده، آموزش یک روش فرموله شده قابل قبول برای طرز کار با هر وسیله امکان پذیر نمی باشد؛ ولی بطور کلی روش کار به ترتیب زیر می باشد:
١ – لامپ کاتدی فلزی را که می خواهید اندازه گیری کنید، تعیین مقدار کنید، در دستگاه نصب کرده و طول موج آن را تنظیم نمایید.
٢ – عرض شکاف (دیافراگم) را بر طبق توصیه کارخانه سازنده دستگاه برای عنصری که اندازه گیری می شود تنظیم کنید.
٣ – دستگاه را روش نموده و مقدار جریان قرار دادی بوسیله کارخانه سازنده را برای لامپ کاتدی که بکار می بریم برقرار نمایید.
۴ – فرصت دهید که دستگاه گرم شده و منبع انرژی ثابت شود.
۵ – شعله پخش کن را نصب کنید.
۶ – جریان هوا را برقرار نموده ومیزان آن را که توسط کارخانه سازنده جهت بدست دادن ماکزیمم حساسیت برای فلزی که اندازه گیری می شود معین شده است تنظیم نمایید.
٧ – جریان استیلن را برقرار نموده و میزان آن را تا مقدار معین شده تنظیم کرده و شعله را روشن کنید.
۸ – ۱ میلی لیتر اسید نیتریک غلیظ خالص در لیتر بداخل آب مقطر اسیدی شده با غلظت ۵ دستگاه تزریق و سرعت تزریق را برای بیشتر از یک دقیقه کنترل کرده و صبر کنید چنانچه لازم باشد سرعت را بین ٣ تا ۵ میلی لیتر در دقیقه تنظیم نموده و دستگاه را صفر کنید.
٩ – شعله پخش آن را در حالت ایده آل تنظیم کنید.
١٠ – اکنون دستگاه آماده برای کار می باشد.
١١ – پس از اتمام آزمایش طبق دستورالعمل شرآت سازنده شعله خاموش نمایید.
منحنی های استاندارد : حداقل سه غلظت مختلف از هر یک از استانداردهای فلزی انتخاب نمایید و هر یک از آنها را به داخل شعله تزریق نموده و میزان جذب آنها را ثبت کنید. منحنی کالیبراسیون را با توجه به جذب استانداردها در برابر غلظت آنها رسم می نماییم.
تجزیه نمونه و محاسبه غلظت فلزات در نمونه
اتمایزر را با تزریق آب مقطر حاوی اسید نیتریک شسته و دستگاه را صفر کنید سپس نمونه ها را تزریق نموده وجذب آنها را ثبت نمایید و غلظت یونهای فلزی را با توجه به مقدار جذبشان با مراجعه به منحنی کالیبراسیون مناسب تعیین مقدارکنید.
تداخلات: مزاحمت های اندازه گیری فلزات
از جمله مزاحمتهای مهم تداخلات می باشند که شامل تداخلات شیمیایی، فیزیکی و تداخلات ماتریکس هستند. تعداد اتمهای آزاد و همچنین درجه جذب در شعله به ضرایب مختلف بستگی دارد وتعادلی بین آنها برقرار است وقتی توسط عاملی تغییری در سیستم پدید آید و تعادل را برهم بزند، این عمل را تداخل شیمیایی گویند تداخل شیمیایی بر دو نوع است:
١ – تداخل آنیونی: که آنیونهای سولفات، فسفات، آلومینات و ترکیبات آنیونهای اکسیژن دار که مانع از اتم شدن یونهای فلزی می شوند و میزان جذب واقعی را کاهش می دهند.
٢ – تداخل یونی: در شعله استیلن – اکسید نیترو که حرارت زیاد است بین اتمهای آزاد و غیر آزاد یک عنصر تعادلی وجود دارد ولی گاهی ترکیباتی که دارای پتانسیل یونیزاسیون پایین می باشند تعادل را بهم می زنند که این مزاحمت را می توان با افزودن ترکیباتی که پتانسیل یونیزاسیون آن بالاتر از پتانسیل یونیزاسیون فلز مورد اندازه گیری می باشد خنثی نمود.
تداخل فیزیکی : نظیر ویسکوزیته محلولها
تداخل ماتریکس: که در اندازه گیری فلزات در آلیاژها پدید می آید فرضاً در آلیاژی از پالادیوم که مقدار بسیارکمی آهن دارد، هدف اندازه گیری آهن موجود در آن می باشد ولی به علت زیاد بودن مقدار پالادیوم مزاحمت هایی تحت عنوان تداخل ماتریکس ایجاد می شود.