1.5. Атомно-абсорбционный анализ
Атомно-абсорбционный анализ основан на поглощении электромагнитного излучения атомами исследуемого вещества. Этим методом можно определять 60-70 элементов, главным образом, металлов, при их концентрациях порядка микрограммов на литр. Метод атомной абсорбции используют практически во всех областях науки и промышленности. Наиболее широко его применяют для анализа природной воды, сточных и промышленных вод. Методами атомно-абсорбционного анализа определяют следы элементов в биологических материалах и почве. Методом прямого анализа без предварительного концентрирования осуществлены определения кадмия, хрома, таллия и свинца в крови (при содержании не менее 1-4%).
В современной фармации данный метод нашел широкое применение в количественном анализе лекарственных препаратов (например, определение примесей тяжелых металлов и др.).
Принцип атомно-абсорбционной спектроскопии
Атомно-абсорбционная спектроскопия (ААС) основана на поглощении излучения оптического диапазона не возбужденными свободными атомами. Атомный спектр поглощения элемента можно наблюдать, если пропускать пучок света от источника непрерывного спектра сквозь слой пара, содержащего свободные атомы этого элемента. Поглощая фотоны, энергия которых равна разности энергетических уровней, атомы переходят в возбужденное состояние, а в непрерывном спектре источника появляются полосы поглощения. Общую схему атомной абсорбции можно представить следующим образом:
А + hν → А*
где А и А* – атомы элемента в обычном и возбужденном состоянии соответственно; hν – квант света.
В результате излучение, которое проходит через атомный пар, ослабляется.
Ослабление резонансного излучения элемента связано с концентрацией поглощающих атомов в соответствии с законом, идентичным закону Бугера - Ламберта -Бера. Атомное поглощение оценивают величиной абсорбционности А:
или величиной пропускания τ:
где І0 – интенсивность монохроматического светового потока до прохождения сквозь поглощающий слой; Іτ – интенсивность монохроматического светового потока после прохождения через поглощающий слой.
Величину абсорбционности можно записать в виде:
А = k ∙С∙ l,
где k — атомный коэффициент абсорбции; С — концентрація поглощающих атомов; l — толщина слоя плазмы.
Теоретически спектр поглощения элемента имеет ту же структуру и содержит полосы тех же длин волн, что и спектр излучения. Но в условиях атомно-абсорбционного анализа подавляющее большинство атомов находится в невозбужденном состоянии, поэтому практически в спектре поглощения наблюдаются лишь резонансные полосы, то есть полосы, соответствующие переходам из основного уровня на более высокие. Благодаря этому абсорбционные спектры оказываются значительно проще, чем эмиссионные. Повышение температуры атомного пара способствует увеличению концентрации атомов с возбужденными уровнями. При высоких температурах ( ~ 5000 ... 7000 K) возможно появление в спектрах поглощения нерезонансных полос достаточной интенсивности, которые могут быть использованы для особых аналитических задач.