อะตอมมิกแอบซอร์ปชันและอะตอมมิกอิมิสชันสเปกโทรสโกปี

อะตอมมิกสเปกโทรสโกปีเป็นการหาความเข้มข้นของธาตุโดยการทำตัวอย่างให้เป็นอะตอม และวัดการดูดกลืนหรือการปลดปล่อยแสงโดยอะตอมอิสระในสถานะก๊าซ

Definition

อะตอมมิกแอบซอร์ปชันและอะตอมมิกอิมิสชันสเปกโทรสโกปีเป็นวิธีการทางสเปกโทรเคมีที่ใช้ในการหาปริมาณธาตุแต่ละชนิดจากการดูดกลืนหรือการปลดปล่อยแสงที่เป็นลักษณะเฉพาะของอะตอมอิสระที่เกิดขึ้นในเปลวไฟ, เตาเผา, หรือพลาสมา

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมเทคนิคหลักในการวิเคราะห์ธาตุ ได้แก่ อะตอมมิกแอบซอร์ปชันแบบเปลวไฟและแบบเตาแกรไฟต์, อะตอมมิกอิมิสชันแบบเปลวไฟและแบบพลาสมา รวมถึงอินดักทีฟลีคัปเปิลพลาสมาออปติคัลอิมิสชัน และอะตอมมิกฟลูออเรสเซนซ์ นอกจากนี้ยังกล่าวถึงแหล่งกำเนิดอะตอม, แหล่งกำเนิดแสง เช่น หลอดแคโทดกลวง, กลยุทธ์การแก้ไขพื้นหลัง, และการรบกวนทางสเปกตรัมและทางเคมีที่เป็นลักษณะเฉพาะของวิธีอะตอมมิก

Core questions

• เครื่องทำอะตอมเปลี่ยนตัวอย่างให้เป็นอะตอมอิสระในสถานะก๊าซเพื่อการวัดได้อย่างไร?
• เมื่อใดที่การดูดกลืนดีกว่าการปลดปล่อย และอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงประชากรอะตอมอย่างไร?
• การรบกวนทางสเปกตรัม ทางเคมี และการแตกตัวเป็นไอออนเกิดขึ้นได้อย่างไร และจะแก้ไขได้อย่างไร?
• ขีดจำกัดการตรวจจับเปรียบเทียบกันอย่างไรในแหล่งกำเนิดเปลวไฟ, เตาเผา, และพลาสมา?

Key theories

ประชากรของสถานะอะตอมตามกฎของโบลต์ซมันน์

อัตราส่วนของอะตอมในสถานะกระตุ้นต่อสถานะพื้นฐานเป็นไปตามการกระจายของโบลต์ซมันน์และเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามอุณหภูมิ เนื่องจากอะตอมส่วนใหญ่ยังคงอยู่ในสถานะพื้นฐานที่อุณหภูมิเปลวไฟ วิธีการดูดกลืนจึงมักจะมีความไวมากกว่าการปลดปล่อยสำหรับธาตุหลายชนิด ในขณะที่พลาสมาที่ร้อนกว่าจะเอื้อต่อการปลดปล่อย

Mechanisms

ตัวอย่างของเหลวจะถูกทำให้เป็นละอองและทำให้เป็นอะตอมในเปลวไฟ, เตาแกรไฟต์ที่ให้ความร้อนด้วยไฟฟ้า, หรือพลาสมาอาร์กอน ซึ่งจะสร้างประชากรของอะตอมอิสระขึ้นมา ในการดูดกลืน แสงจากแหล่งกำเนิดเฉพาะธาตุจะผ่านกลุ่มอะตอม และการลดทอนของแสงที่เส้นเรโซแนนซ์จะใช้ในการวัดความเข้มข้น ในการปลดปล่อย อะตอมที่ถูกกระตุ้นด้วยความร้อนหรือไฟฟ้าจะคลายตัวและปลดปล่อยแสงที่เส้นลักษณะเฉพาะ ซึ่งความเข้มของแสงจะแปรผันตามความเข้มข้น การสอบเทียบกับสารมาตรฐาน พร้อมกับการแก้ไขพื้นหลัง จะแปลงสัญญาณเป็นความเข้มข้นของธาตุ

Clinical relevance

อะตอมมิกสเปกโทรสโกปีมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการหาปริมาณโลหะติดตามในงานเฝ้าระวังสิ่งแวดล้อม, การปฏิบัติตามข้อกำหนดน้ำดื่ม, ตัวอย่างอาหารและทางคลินิก, การวิเคราะห์ทางธรณีวิทยาและโลหะวิทยา, และการคัดกรองตะกั่วและธาตุพิษอื่นๆ

History

การวิเคราะห์อะตอมมิกอิมิสชันมีมาตั้งแต่การศึกษาทางสเปกตรัมของ Bunsen และ Kirchhoff ในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 ข้อเสนอของ Alan Walsh ในปี 1955 เกี่ยวกับอะตอมมิกแอบซอร์ปชันสเปกโทรเมตรีทำให้การวิเคราะห์ธาตุเป็นเรื่องปกติ และเตาแกรไฟต์ของ Boris L'vov ได้ปรับปรุงความไวอย่างมาก อินดักทีฟลีคัปเปิลพลาสมา ซึ่งพัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษ 1960–1970 ทำให้สามารถหาปริมาณธาตุหลายชนิดพร้อมกันได้

Key figures

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

Seminal works

• walsh1955
• skoog2017
• ingle1988

Frequently asked questions

เหตุใดอะตอมมิกแอบซอร์ปชันจึงมักมีขีดจำกัดการตรวจจับที่ต่ำกว่าอะตอมมิกอิมิสชันแบบเปลวไฟ?

ที่อุณหภูมิเปลวไฟทั่วไป อะตอมส่วนใหญ่จะอยู่ในสถานะพื้นฐาน ดังนั้นจึงมีอะตอมจำนวนมากที่พร้อมจะดูดกลืนมากกว่าที่จะปลดปล่อย ทำให้การดูดกลืนมีความได้เปรียบด้านความไวสำหรับธาตุที่กระตุ้นได้ยาก

อินดักทีฟลีคัปเปิลพลาสมามีข้อดีอะไรเหนือเปลวไฟ?

พลาสมามีอุณหภูมิสูงกว่ามาก ทำให้สามารถทำอะตอมและกระตุ้นธาตุที่ทนไฟได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดการรบกวนทางเคมี และช่วยให้สามารถวัดธาตุหลายชนิดพร้อมกันในช่วงความเข้มข้นที่กว้าง