Ang
Atomic emission spectroscopy (AES) ay isang chemical analysis method na gumagamit ng intensity ng liwanag na ibinubuga ng apoy, plasma, arc o spark sa isang partikular na wavelength upang matukoy ang dami ng elemento sa isang sample.
Ang wavelength ng isang atomic spectral line ay nagbibigay ng pagkakakilanlan ng elemento, habang ang intensity ng ibinubuga na liwanag ay proporsyonal sa bilang ng mga atom ng elemento. Ito ang kakanyahan ng atomic emission spectroscopy. Binibigyang-daan ka nitong pag-aralan ang mga elemento at pisikal na phenomena nang may hindi nagkakamali na katumpakan.
Spectral na paraan ng pagsusuri
Ang isang sample ng materyal (analyte) ay ipinapasok sa apoy bilang isang gas, isang spray solution, o may isang maliit na loop ng wire, karaniwang platinum. Ang init mula sa apoy ay nagpapasingaw sa solvent at sinisira ang mga bono ng kemikal, na lumilikha ng mga libreng atom. Binabago din ng thermal energy ang huli sa nasasabikmga elektronikong estado na kasunod na naglalabas ng liwanag kapag bumalik sila sa dating anyo.
Ang bawat elemento ay naglalabas ng liwanag sa isang katangian na wavelength, na nakakalat sa pamamagitan ng isang rehas na bakal o prisma at nakita sa isang spectrometer. Ang trick na kadalasang ginagamit sa paraang ito ay ang paghihiwalay.
Ang karaniwang aplikasyon para sa pagsukat ng paglabas ng apoy ay ang regulasyon ng mga alkali metal para sa pharmaceutical analytics. Para dito, ginagamit ang paraan ng atomic emission spectral analysis.
Inductively coupled plasma
Ang
Inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES), na tinatawag ding inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES), ay isang analytical technique na ginagamit upang makita ang mga elemento ng kemikal.
Ito ay isang uri ng emission spectroscopy na gumagamit ng inductively coupled plasma upang makagawa ng mga excited na atom at ions na naglalabas ng electromagnetic radiation sa mga wavelength na katangian ng isang partikular na elemento. Ito ay isang paraan ng apoy na may temperaturang mula 6000 hanggang 10000 K. Ang intensity ng radiation na ito ay nagpapahiwatig ng konsentrasyon ng elemento sa sample na ginamit sa paggamit ng spectroscopic analysis method.
Mga pangunahing link at scheme
Ang
ICP-AES ay binubuo ng dalawang bahagi: ICP at optical spectrometer. Ang ICP torch ay binubuo ng 3 concentric quartz glass tubes. Ang output o "gumagana" na coil ng radio frequency (RF) generator ay pumapalibot sa bahagi ng quartz burner na ito. Ang argon gas ay karaniwang ginagamit upang lumikha ng plasma.
Kapag naka-on ang burner, isang malakas na electromagnetic field ang nalilikha sa loob ng coil sa pamamagitan ng malakas na RF signal na dumadaloy dito. Ang RF signal na ito ay nabuo ng isang RF generator, na mahalagang isang malakas na radio transmitter na kumokontrol sa "working coil" sa parehong paraan kung paano kinokontrol ng isang conventional radio transmitter ang isang transmitting antenna.
Ang mga karaniwang instrumento ay gumagana sa 27 o 40 MHz. Ang argon gas na dumadaloy sa burner ay sinindihan ng isang Tesla unit, na lumilikha ng maikling discharge arc sa daloy ng argon upang simulan ang proseso ng ionization. Sa sandaling "mag-apoy" ang plasma, mag-o-off ang Tesla unit.
Ang papel na ginagampanan ng gas
Ang argon gas ay ionized sa isang malakas na electromagnetic field at dumadaloy sa isang espesyal na rotationally symmetrical pattern sa direksyon ng magnetic field ng RF coil. Bilang resulta ng inelastic collisions na nalikha sa pagitan ng mga neutral na argon atoms at charged particle, nabuo ang isang stable high-temperature plasma na humigit-kumulang 7000 K.
Ang isang perist altic pump ay naghahatid ng aqueous o organic na sample sa isang analytical nebulizer kung saan ito ay ginagawang ambon at direktang ini-inject sa plasma flame. Ang sample ay agad na bumangga sa mga electron at sisingilin na mga ion sa plasma at mismo ay nabubulok sa huli. Ang iba't ibang molekula ay nahahati sa kani-kanilang mga atomo, na pagkatapos ay nawawalan ng mga electron at paulit-ulit na nagsasama-sama sa plasma, na naglalabas ng radiation sa mga katangiang wavelength ng mga elementong kasangkot.
Sa ilang mga disenyo, ang isang shear gas, kadalasang nitrogen o dry compressed air, ay ginagamit upang "hiwain" ang plasma sa isang partikular na lokasyon. Ang isa o dalawang transmission lens ay pagkatapos ay ginagamit upang ituon ang ibinubuga na ilaw sa isang diffraction grating, kung saan ito ay pinaghihiwalay sa mga bahagi ng wavelength nito sa isang optical spectrometer.
Sa ibang mga disenyo, ang plasma ay direktang bumabagsak sa optical interface, na binubuo ng isang butas kung saan ang tuluy-tuloy na daloy ng argon ay lumalabas, na nagpapalihis dito at nagbibigay ng paglamig. Nagbibigay-daan ito sa naglalabas na liwanag mula sa plasma na makapasok sa optical chamber.
Ang ilang mga disenyo ay gumagamit ng mga optical fiber upang magpadala ng ilan sa liwanag sa paghiwalayin ng mga optical camera.
Optical camera
Sa loob nito, pagkatapos hatiin ang liwanag sa iba't ibang wavelength (kulay) nito, ang intensity ay sinusukat gamit ang isang photomultiplier tube o mga tubo na pisikal na nakaposisyon upang "tingnan" ang partikular na wavelength (mga) para sa bawat linya ng elemento na kasangkot.
Sa mas modernong mga device, inilalapat ang mga magkakahiwalay na kulay sa hanay ng mga semiconductor photodetector gaya ng mga charge-coupled device (CCD). Sa mga unit na gumagamit ng mga array ng detector na ito, ang mga intensity ng lahat ng wavelength (sa loob ng hanay ng system) ay maaaring sukatin nang sabay-sabay, na nagpapahintulot sa instrumento na suriin ang bawat elemento kung saan kasalukuyang sensitibo ang unit. Kaya, ang mga sample ay maaaring masuri nang napakabilis gamit ang atomic emission spectroscopy.
Karagdagang gawain
Pagkatapos, pagkatapos ng lahat ng nasa itaas, ang intensity ng bawat linya ay inihambing sa dati nang nasukat na kilalang mga konsentrasyon ng mga elemento, at pagkatapos ay ang kanilang akumulasyon ay kinakalkula sa pamamagitan ng interpolation kasama ang mga linya ng pagkakalibrate.
Sa karagdagan, ang espesyal na software ay karaniwang nagwawasto para sa interference na dulot ng pagkakaroon ng iba't ibang elemento sa isang ibinigay na matrix ng mga sample.
Kabilang sa mga halimbawa ng mga application ng ICP-AES ang pagtuklas ng mga metal sa alak, arsenic sa mga pagkain, at trace elements na nauugnay sa mga protina.
Ang
ICP-OES ay malawakang ginagamit sa pagpoproseso ng mineral upang magbigay ng grade data para sa iba't ibang stream upang bumuo ng mga timbang.
Noong 2008, ginamit ang paraang ito sa Unibersidad ng Liverpool upang ipakita na ang Chi Rho amulet, na natagpuan sa Shepton Mallet at dating itinuturing na isa sa pinakamaagang ebidensya ng Kristiyanismo sa England, ay nagmula lamang noong ikalabinsiyam na siglo.
Destinasyon
Ang
ICP-AES ay kadalasang ginagamit upang pag-aralan ang mga elemento ng bakas sa lupa at sa kadahilanang ito ay ginagamit ito sa forensics upang matukoy ang pinagmulan ng mga sample ng lupa na matatagpuan sa mga pinangyarihan ng krimen o mga biktima, atbp. Bagama't maaaring hindi lamang ang ebidensya ng lupa isa sa korte, tiyak na pinalalakas nito ang iba pang ebidensya.
Mabilis din itong nagiging analytical na paraan ng pagpili para sa pagtukoy ng mga antas ng sustansya sa mga lupang pang-agrikultura. Pagkatapos ay gagamitin ang impormasyong ito upang kalkulahin ang dami ng pataba na kailangan para mapakinabangan ang ani at kalidad.
ICP-AESginagamit din para sa pagsusuri ng langis ng makina. Ipinapakita ng resulta kung paano gumagana ang makina. Ang mga bahaging nabubulok dito ay mag-iiwan ng mga marka sa langis na maaaring matukoy gamit ang ICP-AES. Makakatulong ang pagsusuri ng ICP-AES na matukoy kung hindi gumagana ang mga bahagi.
Bilang karagdagan, nagagawa nitong matukoy kung gaano karaming mga additives ng langis ang natitira, at samakatuwid ay ipahiwatig kung gaano katagal ang buhay ng serbisyo nito. Ang oil analysis ay kadalasang ginagamit ng mga fleet manager o car enthusiast na interesadong matuto hangga't maaari tungkol sa performance ng kanilang makina.
ICP-AES ay ginagamit din sa paggawa ng mga langis ng motor (at iba pang lubricant) para sa kontrol sa kalidad at pagsunod sa mga detalye ng pagmamanupaktura at industriya.
Isa pang uri ng atomic spectroscopy
Ang
Atomic absorption spectroscopy (AAS) ay isang spectral analytical procedure para sa quantitative determination ng mga kemikal na elemento gamit ang absorption ng optical radiation (light) ng mga libreng atom sa gaseous state. Ito ay batay sa pagsipsip ng liwanag ng mga libreng metal ions.
Sa analytical chemistry, isang paraan ang ginagamit upang matukoy ang konsentrasyon ng isang partikular na elemento (isang analyte) sa isang nasuri na sample. Maaaring gamitin ang AAS upang matukoy ang higit sa 70 iba't ibang elemento sa solusyon o direkta sa mga solidong sample sa pamamagitan ng electrothermal evaporation, at ginagamit ito sa pharmacological, biophysical at toxicological na pananaliksik.
Atomic absorption spectroscopy sa unang pagkakataonay ginamit bilang isang analytical na pamamaraan noong unang bahagi ng ika-19 na siglo, at ang pinagbabatayan na mga prinsipyo ay itinatag sa huling bahagi nina Robert Wilhelm Bunsen at Gustav Robert Kirchhoff, mga propesor sa Unibersidad ng Heidelberg, Germany.
Kasaysayan
Ang modernong anyo ng AAS ay higit na binuo noong 1950s ng isang grupo ng mga chemist ng Australia. Pinangunahan sila ni Sir Alan Walsh ng Commonwe alth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO), Division of Chemical Physics, sa Melbourne, Australia.
Atomic absorption spectrometry ay maraming mga aplikasyon sa iba't ibang larangan ng kimika gaya ng klinikal na pagsusuri ng mga metal sa biological fluid at tissues gaya ng buong dugo, plasma, ihi, laway, tisyu ng utak, atay, buhok, tissue ng kalamnan, semilya, sa ilang proseso ng pagmamanupaktura ng parmasyutiko: minutong halaga ng katalista na natitira sa panghuling produkto ng gamot at pagsusuri ng tubig para sa nilalamang metal.
Skema ng trabaho
Ang pamamaraan ay gumagamit ng atomic absorption spectrum ng isang sample upang tantiyahin ang konsentrasyon ng ilang partikular na analytes dito. Nangangailangan ito ng mga pamantayan ng kilalang nilalaman ng constituent upang magtatag ng isang relasyon sa pagitan ng sinusukat na absorbance at ng kanilang konsentrasyon, at samakatuwid ay batay sa batas ng Beer-Lambert. Ang mga pangunahing prinsipyo ng atomic emission spectroscopy ay eksaktong nakalista sa itaas sa artikulo.
Sa madaling salita, ang mga electron ng mga atom sa atomizer ay maaaring ilipat sa mas mataas na orbital (nasasabik na estado) sa isang maiklingtagal ng panahon (nanoseconds) sa pamamagitan ng pagsipsip ng isang tiyak na halaga ng enerhiya (radiation ng isang partikular na wavelength).
Ang parameter ng pagsipsip na ito ay partikular sa isang partikular na electronic transition sa isang partikular na elemento. Bilang isang tuntunin, ang bawat wavelength ay tumutugma sa isang elemento lamang, at ang lapad ng linya ng pagsipsip ay ilang picometers (pm), na ginagawang elementally selective ang technique. Ang scheme ng atomic emission spectroscopy ay halos kapareho sa isang ito.
