Оптические методы анализа и их современное аппаратурное оформление: обзор WEB–сайтов фирм – продавцов химико-аналитического оборудования (стр. 3 из 6)
7. Включите тумблер «СЕТЬ», после чего должны загореться сигнальная лампа «СЕТЬ» и сигнальная лампа «Д» или «Н» в соответствии с выбранным источником излучения. Стабильная работа спектрофотометра обеспечивается через 30 минут после его включения.
8. Установите рукояткой 10 «НУЛЬ» стрелку измерительного прибора на деление «2,0» шкалы оптической плотности «D».
9. Установите на пути потока излучения контрольный образец, перемещая рукояткой 6 каретку. При отсутствии контрольного образца измерение будет проводиться относительно воздуха.
10. Откройте фотоэлемент, установив рукоятку 11 шторки в положение «ОТКР».
11. Установите стрелку измерительного прибора на деление «0» шкалы «D», вращая рукоятку 12 механизма изменения ширины щели.
12. Установите на пути потока излучения опытный образец, перемещая рукояткой 6 каретку. Снимите показания прибора по шкале оптической плотности «D».
13. Выключите спектрофотометр тумблером «СЕТЬ».
14. Протрите кюветное отделение и сделайте запись в журнале "Учет наработки спектрофотометра СФ-26".
Эмиссионный спектральный анализ
Этот вид анализа предполагает сжигание некоторого количества пробы в газовом пламени или в электрической дуге. При этом вещество испаряется, молекулярные соединения обычно диссоциируют на атомы, которые возбуждаются и дают свечение, Количество лучистой энергии, излучаемое атомами за 1 сек (интенсивность излучения), определяется числом излучающих атомов в 1 см и вероятностью спонтанного излучения. Для того чтобы атомы могли излучать эту энергию, их необходимо перевести из нормального (с наименьшей энергией) состояния в верхнее возбужденное состояние. Это достигается одним из указанных выше методов.
Для спектральных серий, связанных с самыми нижними состояниями атомов, первые линии являются самыми яркими в спектре излучения. Однако вероятность излучения этих линий для различных атомов значительно отличается по величине. Наибольшая вероятность их излучения наблюдается у атомов щелочных и щелочноземельных металлов.
Различают следующие виды эмиссионного спектрального анализа:
Визуальный анализ. Оценка качественного и количественного содержания компонентов в этом случае производится при наблюдении спектра глазом в видимой области или при помощи различных преобразователей невидимого излучения в видимое. Непосредственные визуальные наблюдения спектра широко применяются на практике для полуколичественного анализа и сортировки сплавов и для точного количественного анализа.
Фотографический анализ. Спектр фотографируется на пластинку или пленку, которая затем для качественного определения состава рассматривается при помощи спектропроектора. Для количественного анализа спектр фотометрируется при помощи микрофотометров и полученные данные обрабатываются приемами фотографического фотометрирования. Связь с концентрациями устанавливается градуировкой при помощи специальной системы эталонов. При фотоэлектрическом анализе определение содержания про- наводится сравнением фототоков от двух приемников, освещаемых отдельными спектральными линиями пары. По ним сразу получается результат анализа в виде указания на шкале из мерительного прибора или в виде цифровой записи на ленте пишущего или печатающего устройства. Пламенная фотометрия основана на излучении (эмиссионный метод) световой энергии элементов в пламени.
При фотометрии пламени анализируемый раствор сжатым воздухом или кислородом в виде аэрозоля вводят в пламя газовой горелки. При наличии в растворе ионов легковозбуждаемых элементов пламя окрашивается вследствие характерных излучений, которые фиксируются фотоэлементом. Возникающий фототок измеряется чувствительным гальванометром.
В большинстве случаев изменение величины фототока при определенных условиях происходит пропорционально концентрации определяемого элемента. Но такая зависимость интенсивности излучения (1) от концентрации элемента (с) соблюдается только в определенном интервале концентраций, за пределами которого она часто нарушается. Величина фототока зависит ве только от концентрации свободных атомов в пламени, но и от состава пламени, температур, степени диссоциации соединений на атомы и от степени ионизации атомов в пламени. Фотометрия пламени широко используется в цветной металлургии при анализе различных руд. В настоящее время этим методом определяют около 50 элементов. Особую ценность метод фотометрии пламени приобретает при анализе смесей, содержащих незначительные количества щелочных и щелочноземельных элементов.
Пламенный фотометр используется для определения интенсивности излучения элементов, которые могут возбуждаться пламенем горелки (рис. 4). Исследуемый раствор при помощи сжатого воздуха подают в распылитель, откуда он в виде аэрозоля попадает в пламя горелки. Излучение пламени собирается вогнутым зеркалом и направляется линзой на светофильтр, а далее к фотоэлементу. Возникающий здесь фототок усиливается усилителем и измеряется чувствительным гальванометром.
Ход работы
Прибор включают в сеть, затем открывают вентиль редуктора баллона с горючим газом или кран газопровода. Зажигают горелку, включают компрессор. Вентилем добиваются однородного пламени горелки. При помощи манометра следят за избыточным давлением, которое не должно превышать 0,5—0,6 атм.
Рис. 4. Схема эмиссионного пламенного фотометра:
1 — компрессор; 2 — стакан с анализируемым раствором; З — распылитель; 4 — вентиль, регулирующий подачу газа; 5 — манометр; б — промывалка; 7 — горелка; 8— вогнутое зеркало; 9 линза; 10 — светофильтр (монохрома тор); 11—фотоэлемент (фотоумножитель); 12 — усилитель; 13 — стрелочный гальванометр.
ТЕОРИЯ НЕФЕЛОМЕТРИЧЕСКОГО И ТУРБИДИМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДОВ
В нефелометрическом и турбидиметрическом методах анализа использованы явления рассеяния или поглощения света твердыми или коллоидными частицами, находящимися в жидкой фазе во взвешенном состоянии.
Нефелометрическим методом анализа (нефелометрией) называют метод, основанный на измерении интенсивности светового потока, рассеянного твердыми частицами, находящимися в растворе во взвешенном состоянии.
Турбидиметрическим методом анализа (турбидиметрией) называют метод, основанный на измерении интенсивности потока, прошедшего через раствор, содержащий взвешенные частицы. Интенсивность уменьшается вследствие поглощения и рассеяния светового потока.
Рассеяние и поглощение света растворами, содержащими взвешенные частицы. Как указывалось в при рассмотрении фотометрического метода анализа, свет, проходя через раствор, отражается от достаточно крупных частиц, находящихся в растворе. Поэтому приведенное уравнение (П-1) принимает вид:
Значения обоих членов уравнения зависят от концентрации взвешенных частиц в растворе. Интенсивность рассеянного света Irизмеряется в нефелометрии, а ослабленного проходящего света It в турбидиметрии.
Интенсивность потока, рассеиваемого небольшими частицами, подчиняется уравнению Рэлея:
При нефелометрических исследованиях величины n, n1, r, b
остаются постоянными, и поэтому уравнение Рэлея может быть
написано в упрощенном виде:
Из уравнения (Ш-3) следует, что интенсивность рассеянного светового потока пропорциональна числу дисперсных частиц, т. е. концентрации определяемого вещества. На интенсивность рассеянного светового потока влияют не только количество, но и размеры частиц — обстоятельство, значительно усложняющее практическое выполнение нефелометрического анализа. Наконец, множитель 1/l4 показывает, что интенсивность рассеянного света быстро возрастает с уменьшением длины волны. Если анализируемую суспензию освещают белым светом, то в результате значительно большего рассеяния коротких волн рассеянный свет кажется голубым, в то время как проходящий свет имеет красноватый оттенок.
При турбидиметрических измерениях интенсивность прошедшего светового потока It может быть определена по уравнению
Условия работы. При нефелометрическом и турбидиметрическом анализе необходимо соблюдать ряд условий, определяющих успешность работы.
1. Вследствие того что при работе этими методами обычно применяют сильноразбавленные растворы, получаемые осадки, вернее взвеси, должны иметь ничтожную растворимость.
2. Как видно из приведенных уравнений, значения рассеянного и поглощенного света зависят от размеров частиц, находящихся в растворе. Следовательно, получение правильных результатов при анализе суспензий зависит от методики получения суспензий и от воспроизводимости их оптических свойств. На размеры частиц и оптические свойства суспензии влияют следующие факторы:
1) концентрация ионов, образующих осадок;
2) отношение между концентрациями смешиваемых растворов;
3) порядок смешивания растворов;
4) скорость смешивания;
5) время, требуемое для получения максимальной мутности;
6) стабильность дисперсии;
7) присутствие посторонних электролитов;
8) присутствие неэлектролитов;
9) температура;
10)наличие защитных коллоидов.
Таким образом, изучение всех этих факторов и стандартизация условий подготовки вещества к нефелометрическому определению необходимы для правильной работы.