Spektroskopi Serapan dan Emisi Atom

Spektroskopi atom menentukan konsentrasi unsur dengan mengatomisasi sampel dan mengukur serapan atau emisi cahaya oleh atom gas bebas.

Definition

Spektroskopi serapan dan emisi atom adalah metode spektrokimia yang mengukur unsur-unsur individual dari serapan atau emisi garis karakteristik atom bebas yang dihasilkan dalam nyala, tungku, atau plasma.

Scope

Topik ini mencakup teknik-teknik utama analisis unsur: serapan atom nyala dan tungku grafit, emisi atom nyala dan plasma termasuk emisi optik plasma gandeng induktif, dan fluoresensi atom. Ini membahas sumber atomisasi, sumber garis seperti lampu katoda berongga, strategi koreksi latar belakang, dan interferensi spektral dan kimia yang menjadi ciri metode atom.

Core questions

• Bagaimana sebuah atomiser mengubah sampel menjadi atom gas bebas untuk pengukuran?
• Kapan serapan lebih disukai daripada emisi, dan bagaimana suhu menggeser populasi atom?
• Interferensi spektral, kimia, dan ionisasi apa yang muncul dan bagaimana cara mengoreksinya?
• Bagaimana batas deteksi dibandingkan antara sumber nyala, tungku, dan plasma?

Key theories

Populasi Boltzmann dari keadaan atom

Rasio atom dalam keadaan tereksitasi terhadap keadaan dasar mengikuti distribusi Boltzmann dan meningkat tajam dengan suhu; karena sebagian besar atom tetap dalam keadaan dasar pada suhu nyala, metode serapan seringkali lebih sensitif daripada emisi untuk banyak unsur, sementara plasma yang lebih panas mendukung emisi.

Mechanisms

Sampel cair dinebulisasi dan diatomisasi dalam nyala, tungku grafit yang dipanaskan secara elektrik, atau plasma argon, menghasilkan populasi atom bebas. Dalam serapan, cahaya dari sumber spesifik unsur melewati awan atom dan atenuasi pada garis resonansi mengukur konsentrasi. Dalam emisi, atom yang tereksitasi secara termal atau elektrik berelaksasi dan memancarkan pada garis-garis karakteristik yang intensitasnya sebanding dengan konsentrasi. Kalibrasi terhadap standar, dengan koreksi latar belakang, mengubah sinyal menjadi konsentrasi unsur.

Clinical relevance

Spektroskopi atom sangat penting untuk penentuan logam jejak dalam pemantauan lingkungan, kepatuhan air minum, sampel makanan dan klinis, analisis geologi dan metalurgi, serta skrining timbal dan unsur toksik lainnya.

History

Analisis emisi atom berasal dari studi spektral Bunsen dan Kirchhoff pada pertengahan abad ke-19. Proposal Alan Walsh pada tahun 1955 tentang spektrometri serapan atom membuat analisis unsur menjadi rutin, dan tungku grafit Boris L'vov sangat meningkatkan sensitivitas. Plasma gandeng induktif, yang dikembangkan pada tahun 1960-an–1970-an, memungkinkan penentuan multi-unsur secara simultan.

Key figures

• Alan Walsh
• Boris L'vov
• Robert Bunsen
• Gustav Kirchhoff

Seminal works

• walsh1955
• skoog2017
• ingle1988

Frequently asked questions

Mengapa serapan atom seringkali memiliki batas deteksi yang lebih rendah daripada emisi nyala?

Pada suhu nyala yang khas, sebagian besar atom tetap berada dalam keadaan dasar, sehingga ada lebih banyak atom yang tersedia untuk menyerap daripada untuk memancarkan, memberikan keunggulan sensitivitas serapan untuk unsur-unsur yang sulit dieksitasi.

Keuntungan apa yang ditawarkan plasma gandeng induktif dibandingkan nyala?

Plasma mencapai suhu yang jauh lebih tinggi, mengatomisasi dan mengeksitasi unsur-unsur refraktori secara efisien, mengurangi interferensi kimia, dan memungkinkan banyak unsur diukur secara simultan dalam rentang konsentrasi yang luas.