atomatomska ska …fizika.unios.hr/~ilukacevic/dokumenti/materijali_za_studente/afs/6... ·...

ATOMATOMATOMATOMSKASKASKASKA

AAAAPPPPSORPSORPSORPSORPCIJSKACIJSKACIJSKACIJSKA

SPESPESPESPEKKKKTROSTROSTROSTROSKKKKOPOPOPOPIJAIJAIJAIJA

Written by Bette Written by Bette Written by Bette Written by Bette KreuzKreuzKreuzKreuz

Produced by Ruth Produced by Ruth Produced by Ruth Produced by Ruth DusenberyDusenberyDusenberyDusenbery

University of MichiganUniversity of MichiganUniversity of MichiganUniversity of Michigan----DearbornDearbornDearbornDearborn

2000200020002000

Apsorpcija i emisija svjetlosti

FizikaFizika svjetlostisvjetlosti•• SpectroskopijaSpectroskopija i i atomskaatomskafizikafizika

•• TipoviTipovi spektaraspektara

KontinuiraniKontinuirani –– bezbez linijalinija

ApsorpcijskiApsorpcijski –– TamneTamne linijelinije nana kontinuiranokontinuirano spektruspektru

EmisijaEmisija –– IzoliraneIzolirane svjetlesvjetle linijelinije

Apsorpcijski i emisijski spektri

Thus, emission spectra are produced by thin gases in which the atoms do not experience many collisions (because of the low density). The emission lines correspond to photons of discrete energies that are emitted when excited atomic states in the gas make transitions back to lower-lying levels.

APSORPCIJSKI spektar nastaje kada fotoni razlicitih frekvencija prolaze krozrelativno hladni plin, razredeni plin i atomi plina apsorbiraju karakteristicnefrekvencije. Buduci da se reemitirani foton zraci u sve smjerove nijevjerojatno da ce se emitirati u istom smeru iz kojeg je dosao ulazni foton.

Kontinuirani spektarresults when the gas pressures are higher, so that lines are broadened by collisions between the atoms until they are smeared into a continuum. We may view a continuum spectrum as an emission spectrum in which so many transitions occur that no one transition (photon) is preferentially emitted

The classic spectral sequence is illustrated by the spectra of real stars in a historic image published in 1901. The strong lines in class A (here, the star Sirius) are hydrogen. Neutral helium appears along with hydrogen in class B (Alnilam, Epsilon Orionis), while ionized helium is strong in class O (Naos, Zeta Puppis), the hydrogen lines nearly gone. Hydrogen weakens downward too, toward lower temperature, nearly disappearing by class M2 (Betelgeuse). The strong lines to the left in classes F (Canopus), G (Capella), and K (Arcturus) are those of ionized calcium. The other lines in these cooler classes are those of other metals. At the bottom, in class M7 (the long-period variable star Mira), we see bands of absorption produced by the titanium oxide molecule. Annals of the Harvard College Observatory, vol. 23, 1901.

Radio nebulaG10.0−0.3

NH3 apsorpcija

Radio nebulaG10.0−0.3

CO emisija

Atomska emisijskaspektroskopija

AE

Source Wavelength Selector

Sample

DetectorSignal Processor

Readout

P

Osobine plamenaFig. 9-2, pg. 208 “Regions in a flame”

Atomizacija u plamenu

Tipični gorionik za AA spektroskopiju

• In fully premixed flames, the fuel and the oxidizer are thoroughly mixed prior to reaching the reaction zone, also known as the flame front.

• Aerosol reaching flame contains only 5% of original sample.

Typical path length = 5-10 cm

Atomska apsorpcijska spektroskopija jekvantitativna analitička metoda primijenjivaza analizu metala i nekih nemetala.

Atomsko apsorpcijski fotometar

AA spektrofotometar

• Atomski apsorpcijski spektrofotometar se sastoji od izvora svjetla, komore za uzorak i detekcijskog sustava.

Izvor svjIzvor svjeetlatla DeteDetekcijski sustavkcijski sustav

Komora za uzorakKomora za uzorak

Atomska apsorpcijska spektroskopija

• AA spektroskopija je metoda kod koje se dio upadne svjetlosti koja prolazi kroz uzorak APSORBIRA na odreñenoj vrsti atoma. Što ima više uzorka više svjetla se apsorbira.

• AA spektroskopija je kvantitativnaanalitička metoda primijenjiva za analizumetala i nekih nemetala.

Put svjetlostiPut svjetlosti

Izvor svjetlosti za AA spektroskopiju

• Izvor svjetlosti je lampa čija katoda je načinjena od elementa kojeg mjerimo (tražimo, sumnjamo da je u uzorku...)Zasto?

• SVAKI element zahtijeva drugi izvor svjetlosti (drugu lampu sa šupljom katodom)!

Izvor u AA spektroskopiji

Izvor sa šupljom katodom za odredivanjePrisutnosti aluminija (Al)Zraci karakteristicne linije ALUMINIJA

Razni izvori za AA spektroskopiju

• Komora za uzorak je PLAMEN iz gorionika• Atomi u plamenu apsorbiraju zračenje iz

izvora

Priprema uzorka

• Najuobičajeniji način uvoñenja uzorka u plamen je da se priredi otopina u pogodnom otapalu, što je često voda.

• Signal iz detektora prenosi se u računalo tako da spektarvidimo na monitoru.

• Hardcopy of the data is usually then sent to the printer.

Podaci se obicnosalju na printer.

• The flame gases flowing into the burner create a suction that pulls the liquid into the small tube from the sample container. This liquid is transferred to the flame where the ions are atomized. These atoms absorb light from the source.

• Plinovi u gorioniku stvaraju podtlak koji uvlači uzorak iz posude. Tekućina se “prenosi” u plamen gdje se “atomizira”. Tako nastali atomi apsorbiraju svjetlost iz izvora.

Slide 10UzorakUzorak jeje evaporiranevaporiran

u u plamenuplamenu. .

CjevCjevččica aspiratoraica aspiratorauvlauvlačči uzorak i uzorak

u plamenu plamen..

• Računalonam pomaže u snimanju, pohrani i procesiranju AA spektara.

• Quantitative analysis can be achieved by measuring the absorbance of a series of solutions of known concentration.

• A calibration curve and the equation for the line can be used to determine an unknown concentration based on its absorbance.

• Kvantitativna analiza se izvodi upotrebom krivulje dobivene mjerenjem niza uzoraka poznate koncentracije

• Kalibracijska krivulja i jednadžba pravca omogućuju nam nalaženje nepoznate koncentracije

Slide 9Priredivanjeuzoraka poznatekoncentracije

Kalibracijska krivulja za odreñivanje koncentracije aluminijapomoću AA spektroskopije

Literatura

• Bette Kreuz, ”Atomic AbsorptionSpectroscopy”

• S. Corbel, S. S. Eikenberry, Astronomy & Astrophysics, 419, 191-201 (2004)