الامتصاص الذري والتحليل الطيفي للانبعاث الذري
يحدد التحليل الطيفي الذري تركيزات العناصر عن طريق تذرير العينة وقياس امتصاص أو انبعاث الضوء بواسطة الذرات الغازية الحرة.
Definition
الامتصاص الذري والتحليل الطيفي للانبعاث الذري هما طريقتان كيميائيتان طيفيتان تحددان كمية العناصر الفردية من الامتصاص الخطي المميز أو انبعاث الذرات الحرة المتولدة في لهب أو فرن أو بلازما.
Scope
يغطي هذا الموضوع التقنيات الرئيسية للتحليل العنصري: الامتصاص الذري باللهب وفرن الجرافيت، والانبعاث الذري باللهب والبلازما بما في ذلك الانبعاث البصري للبلازما المقترنة حثيًا، والفلورة الذرية. ويتناول مصادر التذرير، ومصادر الخطوط مثل مصابيح الكاثود المجوفة، واستراتيجيات تصحيح الخلفية، والتداخلات الطيفية والكيميائية التي تميز الطرق الذرية.
Core questions
- كيف يحول المذرر العينة إلى ذرات غازية حرة للقياس؟
- متى يكون الامتصاص مفضلاً على الانبعاث، وكيف تؤثر درجة الحرارة على تجمعات الذرات؟
- ما هي التداخلات الطيفية والكيميائية والتأين التي تنشأ وكيف يتم تصحيحها؟
- كيف تقارن حدود الكشف عبر مصادر اللهب والفرن والبلازما؟
Key theories
- توزيع بولتزمان للحالات الذرية
- تتبع نسبة الذرات في الحالات المثارة إلى الحالات الأرضية توزيع بولتزمان وتزداد بشكل حاد مع درجة الحرارة؛ ولأن معظم الذرات تبقى في الحالة الأرضية عند درجات حرارة اللهب، غالبًا ما تكون طرق الامتصاص أكثر حساسية من الانبعاث للعديد من العناصر، بينما تفضل البلازما الأكثر سخونة الانبعاث.
Mechanisms
يتم تذرير عينة سائلة وتحويلها إلى رذاذ في لهب، أو فرن جرافيت مسخن كهربائيًا، أو بلازما الأرجون، مما ينتج عنه مجموعة من الذرات الحرة. في الامتصاص، يمر الضوء من مصدر خاص بالعنصر عبر سحابة الذرات، ويقيس التوهين عند خط الرنين التركيز. في الانبعاث، تسترخي الذرات المثارة حراريًا أو كهربائيًا وتنبعث عند خطوط مميزة تتناسب شدتها مع التركيز. يتم تحويل الإشارة إلى تركيز العنصر عن طريق المعايرة مقابل المعايير، مع تصحيح الخلفية.
Clinical relevance
يعد التحليل الطيفي الذري محوريًا في تحديد المعادن النزرة في المراقبة البيئية، والامتثال لمياه الشرب، والعينات الغذائية والسريرية، والتحليل الجيولوجي والمعدني، وفحص الرصاص والعناصر السامة الأخرى.
History
يعود تاريخ تحليل الانبعاث الذري إلى دراسات بونزن وكيرشوف الطيفية في منتصف القرن التاسع عشر. وقد جعل اقتراح آلان والش عام 1955 لمطياف الامتصاص الذري التحليل العنصري روتينيًا، وحسّن فرن الجرافيت لبوريس لفوف الحساسية بشكل كبير. وقد أتاحت البلازما المقترنة حثيًا، التي طُورت في الستينيات والسبعينيات، تحديدًا متعدد العناصر في وقت واحد.
Key figures
- Alan Walsh
- Boris L'vov
- Robert Bunsen
- Gustav Kirchhoff
Related topics
Seminal works
- walsh1955
- skoog2017
- ingle1988
Frequently asked questions
- لماذا غالبًا ما يكون للامتصاص الذري حدود كشف أقل من انبعاث اللهب؟
- عند درجات حرارة اللهب النموذجية، تبقى معظم الذرات في الحالة الأرضية، لذا يتوفر عدد أكبر بكثير من الذرات للامتصاص مقارنة بالانبعاث، مما يمنح الامتصاص ميزة حساسية للعناصر التي يصعب إثارتها.
- ما الميزة التي تقدمها البلازما المقترنة حثيًا على اللهب؟
- تصل البلازما إلى درجات حرارة أعلى بكثير، وتذرر وتثير العناصر المقاومة للحرارة بكفاءة، وتقلل من التداخلات الكيميائية، وتسمح بقياس العديد من العناصر في وقت واحد عبر نطاق واسع من التركيزات.