3.2 Зависимость интенсивности от концентрации. Методики расчета концентраций исследуемого вещества в растворителе

В качестве источников возбуждения спектров в атомно-эмиссионном спектральном анализе наиболее часто используют различные плазменные разряды в газе: искровой, дуговой, тлеющий, высоко-частотный (индукционный и емкостной), СВЧ и др., а также их комбинации. Наибольшее распространение при анализе металлов и сплавов получили электроискровые, дуговые и тлеющие разряды.

В общем виде интенсивность линий спектра нейтральных атомов данного химического элемента в плазме описывается выражением:

(1)

Интенсивность линий спектра однократно ионизированных атомов (однозарядных ионов) данного химического элемента в плазме описывается аналогичным выражением:

(2)

Здесь   — общее число атомов и ионов данного химического элемента в излучающем облаке разряда;   — степень ионизации атомов;  ,  ,   — статические веса соответствующих уровней;   и   — энергия возбуждения атома и иона;   — температура разряда;   и   — вероятность спонтанного излучения атома и иона с соответствующего уровня,   и   — частоты соответствующих спектральных линий,   и   — времена пребывания в разряде атомов и ионов, соответственно.

Таким образом, измеряя интенсивность некоторой спектральной линии данного химического элемента, можно определить концентрацию   этого химического элемента в плазме. Но предметом количественного спектрального анализа является определение концентрации того или иного химического элемента не в плазме, а в анализируемой пробе.

Для того, чтобы определить концентрацию   химического элемента в анализируемой пробе по результатам измерения интенсивности линий спектра этого химического элемента, необходимо знать зависимость концентрации   определяемого химического элемента в плазме от его концентрации в анализируемой пробе:  .

Функция   описывает особенности поступления атомов анализируемого элемента из пробы в разряд. Эта функция может иметь очень сложный характер, завися не только от концентрации определяемого элемента, но и от концентраций всех элементов в пробе (этот факт отражен тем, что обозначение концентрации   заключено в фигурные скобки), а также и от времени воздействия разряда на пробу, температуры пробы, от вида межэлементных химических связей в пробе и т.д.

Формула (1) приобретает вид:

(3)

На первый взгляд может показаться, что формула (3) бесполезна на практике для аналитических целей из-за наличия в ней многих неизвестных или недостаточно точно известных атомных констант, температуры и сложной, также, вообще говоря, неизвестной функции  . И это перечеркивает, несмотря на всю ее привлекательность, саму идею количественного атомно-эмиссионного спектрального анализа — определять концентрации элементов в пробе по интенсивностям эмиссионных спектров. 

Тем не менее выход из этого тупика был найден. Он заключается в том, что для проведения количественного спектрального анализа, атомно-эмиссионный спектрометр проходит предварительную калибровку (или градуировку) по т.н. стандартным образцам (СО), иногда также называемым образцами сравнения.

Заключение

Применение хроматографии наряду с другими физико-химическими методами, а также их взаимное сочетание, является тенденцией в разра­ботке методик исследования качества потребительских товаров.

Происходит пересмотр государственных стандартов. Так, в 1997-1998 г.г. введены новые стандарты по исследованию качества воды питьевой (ГОСТ Р51209-98), на содержание хлорорганических пестицидов и этило­вого спирта и водки (ГОСТ 30536-97), регламентирующие определение содержаний токсичных микропримесей методами газожидкостной хроматографии. На рис. 3.6.4 представлена хроматограмма токсичных микропримесей водки и этилового спирта, из которой видно, что методом ГЖХ с использованием капиллярной колонки возможно раздельное определение всех компонентов (в отличие от методик предшествующего ГОСТ).

Методы хроматографии обладают большой аналитической емкостью, и, как уже было отмечено выше, находят самое широкое применение.

Литература:

Дорохова Е.Н., Прохорова Г.В. Аналитическая химия. Физико-химические методы анализа. - М.: Высшая школа, 1991.-256 с.

Курко В.И. Хроматографический анализ пищевых продуктов. - М.: Пищевая промышленность, 1965. - 274 с.

Лебухов В.И., Окара А.И., Павлюченкова Л.П. Физико-химические свойства и методы контроля качества потребительских товаров. - Хабаровск, 1999. -251 с.

Ротаунт М. Анализ пищевых продуктов / пер. с нем. Б.П.Лапина – 1994. -476 с.

Рапопорт В.Л., Золотухина Г.Ф. Применение газожидкостной хроматографии для анализа коньяков и коньячного спирта // Формирование и развитие регионального рынка потребительских товаров и услуг. – Хабаровск.: 1998. –с. 168 –169.