Tudomnyos kutatsmdszertani elemzsi s kzlsi ismeretek modul Gazdlkodsi

Tudományos kutatásmódszertani, elemzési és közlési ismeretek modul Gazdálkodási modul Gazdaságtudományi ismeretek I. Közgazdasá Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI MÉRNÖKI MSc TERMÉSZETVÉDELMI MÉRNÖKI MSc KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI MÉRNÖKI MSc 1

Atomabszorpciós spektroszkópia 80. Lecke 2

Atomspektroszkópiás módszerek • Az atomspektroszkópiás módszerek 70 -80 elem minőségi és nagy analitikai érzékenységű mennyiségi meghatározására alkalmas műszeres analitikai eljárások. • Közös bennük, hogy a mintában jelenlevő vizsgálni kívánt elemet szabad atomokká alakítjuk. A szabad atomok létrehozhatók különböző hőmérsékletű lángokkal, elektromos ívvel, szikrával, egyenáramú, induktív vagy kapacitív csatolású plazmával illetve nagy hőmérsékletű grafitcsőben. • Aszerint, hogy a szabad atomok minőségéről és mennyiségéről hogyan szerzünk adatokat, beszélünk – atomemissziós (AES), – atomabszorpciós (AAS) és – atomfluoreszcens (AFS) módszerekről. http: //www. tankonyvtar. hu/kemia/atomabszorpcios-080904 -6 3

A mérés elve • Az atomemissziós spektrometriában termikus vagy elektromos energia segítségével a vizsgált elem gerjesztett atomjait (gerjesztet ionjait) állítjuk elő. E gerjesztett atomok által kisugárzott fény színképéből a jellemző hullámhosszak alapján állapítjuk meg az adott elem minőségét (minőségi elemzés). Az elem adott hullámhosszúságú színképvonalának relatív intenzitásából (Irel) pedig annak (c) koncentrációját határozzuk meg (mennyiségi elemzés). A mért jel és a koncentráció közötti általános összefüggést a Scheibe. Lomakin egyenlet írja le, ahol K állandó, n pedig anyagszerkezeti tényező, amelynek az értéke 0. 5 – 1. 5 közé esik. n Irel = Kc 4

Atomabszorpciós spektrometria • Az atomabszorpciós spektrometriában a vizsgálandó elemet elsősorban termikus energia alkalmazásával alapállapotú szabad atomokká alakítjuk. • Az így létrehozott atomgőzön a vizsgálandó elemre jellemző hosszúságú fénynyalábot bocsátunk keresztül és mérjük a fényintenzitás csökkenését, amely a későbbiekben részletezett módon, a Lambert-Beer törvény alapján egyértelmű kapcsolatban áll a fényelést okozó atomok koncentrációjával. http: //www. tankonyvtar. hu/kemia/atomabszorpcios-080904 -1 5

Atomfluoreszcens spektrometria • Az atomfluoreszcens spektrometriában ugyancsak alapállapotú szabad atomokat állítunk elő. • Ezeket az atomokat azonban a vizsgált elemre jellemző hullámhosszúságú fénnyel gerjesztjük, majd e fénnyel gerjesztett atomok által kibocsátott fluoreszcens fény relatív intenzitását (IF) mérjük, amely az alábbi egyenlet szerint arányos az adott elem c koncentrációjával. http: //www. tankonyvtar. hu/kemia/atomabszorpcios-080904 -1 6

Fluoreszcens fény relatív intenzitása (IF) Io - a megvilágító fény intenzitása ω - a gerjesztő fénynyaláb átmérője a - abszorpciós együttható c - a vizsgált elem térfogategységben levő alapállapotú atomjainak a száma l - az abszorbeálódó fénynyaláb úthossza az atomizáló térben φ - fluoreszcens hatásfok Ω - az a térszög, amelyen belül a fluoreszcens fény detektálása történik http: //www. tankonyvtar. hu/kemia/atomabszorpcios-080904 -1 7

Az atom szerkezete és az atomszínképek keletkezése • Annak idején az elemek emissziós atomszínképe jelentette az alapot az atomok elektronszerkezetének megfejtéséhez, az elektronhéjak felépítéséhez. • A Bohr-féle atommodell szerint az elektronok a nekik megfelelő alappályákon fény kibocsátás nélkül keringenek. Az ilyen energiaállapotú atomok tekinthetők alapállapotúaknak. Ha legalább egy elektron magasabb elektronpályára kerül, majd onnan egy alacsonyabbra, vagy az alappályára visszalép, a pályák közötti energiakülönbségnek megfelelő energiájú (rezgésszámú, hullámhosszúságú) fotont, fotonokat bocsát ki. • Bármelyik pályáról bármelyikre lép vissza az elektron, az mindig egy adott hullámhosszúságú színképvonal keletkezésével jár. http: //www. tankonyvtar. hu/kemia/atomabszorpcios-080904 -1 8

A Hidrogén atom emissziós színképe az ultraibolya tartományban http: //www. tankonyvtar. hu/kemia/atomabszorpcios-080904 -1 9

Rydberg-állandó • Legegyszerűbb a hidrogén színképe, a látható tartományban mindössze négy vonallal jelenik meg, de az ultraibolya tartományban a sorozat további, egyre sűrűsödő vonalai figyelhetők meg. • 1885 -ben Balmer felfedezte, hogy az alábbi képlettel a vonalak ν* hullámszámai igen pontosan kifejezhetők. ahol R = 109 678 cm─1 és n = 3, 4, 5, …… ∞. Az R állandót (a svéd fizikus neve után) Rydberg-állandónak nevezzük http: //www. tankonyvtar. hu/kemia/atomabszorpcios-080904 -1 10

H színképszériák A hidrogén színképének későbbi, részletesebb tanulmányozása a távoli ultraibolya és az infravörös tartományban további színképszériák felfedezéséhez vezetett. Ezeket a szériákat felfedezőikről Lyman-, Paschen, Bracket- és Pfund-szériának nevezték el. Utóbbi sorozatok hullámszámának kiszámításához az összefüggést annyiban kell változtatni, hogy az első tagban a 22 helyett 12, 32, 42, 52 értékeket kell helyettesíteni. Így a hidrogén spektrumát kifejező általános képlet: Az n>m. Az m számok (1– 5) azt fejezik ki, hogy az adott szériánál az elektron bármely magasabb pályáról melyik pályára ugrik vissza. A Balmer-szériánál, például, mindig a 2. pályára. Mint látható, a legegyszerűbb atom is nagyszámú színképvonallal jellemezhető 11 http: //www. tankonyvtar. hu/kemia/atomabszorpcios-080904 -1

A hidrogén elektronszintjeinek Grotrian diagramja http: //www. tankonyvtar. hu/kemia/atomabszorpcios-080904 -1 12

A nátriumatom elektronszintjeinek Grotrian diagramja http: //www. tankonyvtar. hu/kemia/atomabszorpcios-080904 -1 13

Kérdések a leckéhez • Atomspektroszkópiás módszerek • A mérés elve • Az atom szerkezete és az atomszínképek keletkezése 14

KÖSZÖNÖM FIGYELMÜKET! 15