Imię.doc

Wstęp teoretyczny:

Atomowa spektrometria absorpcyjna jest metodą analityczną oparta na zjawisku absorpcji promieniowania elektromagnetycznego przez wolne atomy. Podstawę metody stanowią ustalenia Kirchhoffa i Bunsena:

- źródłem linii absorpcyjnych w widmie są wolne atomy, a nie ich związki,

- wolne atomy mogą absorbować promieniowanie przy długościach fali, przy których można je emitować

- otrzymane widmo absorpcyjne jest charakterystyczne dla danego rodzaju atomów.

A=ecl                                       e - molowy współczynnik absorpcji

                                       l - długość drogi optycznej środowiska absorbującego

                                       c – stężenie

Atom danego pierwiastka może pochłaniać wyłącznie promieniowanie o określonej dla siebie długości fali przechodząc w stan wzbudzony. Ponieważ stan wzbudzenia charakteryzujący się wyższą energią jest nietrwały, szybko układ taki powraca do stanu podstawowego emitując różnice energii w postaci kwantu promieniowania. Tak więc przejście do stanu wzbudzonego wiąże się z pochłonięciem kwantu promieniowania, natomiast powrót do stanu podstawowego związany jest z emisją promieniowania. Oznacza to, że w dużym przybliżeniu dla danego pierwiastka długośc fali światła absorbowanego jest równa długości fali światła emitowanego.

Podstawą ilościowych oznaczeń metodą AAS jest fakt, że absorpcja promieniowania zależy od liczby wolnych atomów w środowisku absorbującym, a liczba ta zależy od całkowitego stężenia analizowanego pierwiastka w próbce. Warunkiem absorpcji atomowej jest obecność wolnych atomów danego pierwiastka w stanie podstawowym na drodze optycznej promieniowania, o charakterystycznej dla tego pierwiastka długości fali. W analizie ilościowej wykorzystuje się równanie przedstawiające prostoliniową zależność absorbancji A od stężenia analizowanego pierwiastka w próbce( prawo Beer’a):

ABS~ c

Jest to podstawowa zależność wykorzystywana w analizie ilościowej metodą AAS. Metoda AAS jest typową metodą porównawczą, dlatego metodyka oznaczeń jest oparta na trzech znanych sposobach postępowania:

- metodzie krzywej wzorcowej

- metodzie wzorca wewnętrznego

- metodzie dodawania wzorca

Metoda krzywej wzorcowej

Metoda krzywej wzorcowej polega na wyznaczeniu krzywej za pomocą próbki zerowej tj., nie zawierającej analizowanego pierwiastka, próbki o najwyższym stężeniu i próbki o najniższym stężeniu. Analizowane próbki o nieznanym składzie muszą mieścić się w zakresie wyznaczonym przez próbki skrajne. W zależności od liniowości bądź nieliniowości krzywej dla danego pierwiastka, za pomocą odpowiednich równań można wyznaczyć z jakim pierwiastkiem mamy do czynienia. Ogólnie wiadomo, że dla większości próbek pierwiastków o dużym stężeniu relacja pomiędzy stężeniem i absorbancją nie jest prostoliniowa. Przyczyną takiego stanu rzeczy może być m.in.: rozproszenie światła, niejednorodna temperatura, rozszerzenie linii absorpcyjnych, czy też absorpcja w zbliżonych długościach fal. Nowoczesne spektrometry pozwalają na automatyczną korekcję krzywych w układzie absorbancji (A) vs. stężenia (c).

Istotnym elementem podczas kalibracji instrumentu jest wyznaczenie liczby punktów kalibracji. Wykorzystanie zbyt wielu punktów kalibracji może da wzrost błędnych odczytów. Wynika to z faktu związanego z pojawieniem się s-kształtnej krzywej kalibracyjnej na skutek zmienności odczytu instrumentu. Górny zakres linearnego zasięgu dla większości pierwiastków mieści się pomiędzy 0,20 a 0,30 jednostek absorbancji. Z tego względu przyjmuje się, że w przypadku gdy stężenie agalitu wszystkich próbek poddawanych analizie mieści się w zakresie liniowym, wystarczy zastosowanie jednego punktu kalibracji( krzywa o postaci liniowej wyznaczona w oparciu o dwa punkty: początek układu współrzędnych oraz punkt tworzony przez przecinające się wartości stężenia dla najwyższego punktu kalibracji i odpowiadającej jemu wartości absorbancji). W przypadku gdy spodziewamy się, że stężenie próbki przekroczy zakres liniowy, wtedy należy zastosować dwa lub trzy punkty celem wyznaczenia krzywej kalibracji. Ogólnie można przyjąć, że gdy stężenie agalitu jest mniejsze niż 3 krotność zakresu liniowego, stosuje się dwa punkty kalibracji. W przypadku trzeciego punktu kalibracji, powinien on odpowiada 6-krotnie większemu stężeniu niż pierwszy punkt kalibracji.

CEL ĆWICZENIA: Zapoznanie studentów z metodą analityczną wykorzystywaną do oznaczania ilościowego składu substancji, ze szczególnym uwzględnieniem badań próbek biologicznych i środowiskowych oraz metod pozwalających oznaczyć śladowe ilości analitów.

Wykorzystywana aparatura oraz sprzęt szklany:

- spektrometr absorpcji atomowej Varian 200 AA Plus

- piec mikrofalowy MARS 5 X-press firmy CEM pracujący w układzie zamkniętym

- wzorzec analityczny miedzi o stężeniu wyjściowym 1000 mg dm-3

- moździerz

- szalki Petriego

- kolby miarowe (50 oraz 100 cm3)

-  leski szklane + sączki

Sposób wykonania ćwiczenia:

1.     Zapoznanie z tematyką badań środowiskowych pod kątem analizy pierwiastkowej

a.     Istota dokładności i precyzji

b.     Poziomy detekcji

c.      Występowanie zanieczyszczeń i potrzeba ich analizy

d.     Zapoznanie z obsługą wyposażenia

e.     Dobra praktyka profesjonalna

2.     Przygotowanie i wstępna obróbka wybranych próbek do analizy

a.     Suszenie

b.     Mielenie

c.      Odważanie

d.     Mineralizacja mikrofalowa

3.     Przygotowanie skali wzorców i krzywej kalibracyjnej

Do 4 kolb miarowych o pojemności 100 ml odmierzyc kolejno: 0.0, 0.1, 0.2 i 0.4 cm3 roztworu wzorcowego Cu(NO3)2 * 3H2O o stężeniu 1000 mg dm-3, dopełnić wodą destylowaną do kreski i wymieszać. Stężenia miedzi w kolejnych wzorcach wynoszą odpowiednio: 0, 1, 2 i 4 mg dm-3.

4.     Analiza zawartości miedzi w otrzymanych ekstraktach metodą AAS z atomizacją w płomieniu.