OSN-SAbstraktOSN-E

Plamenová fotometrie je založena na principu emisní spektrální analýzy. Budícím zdrojem je plamen (sloupec směsi plynného paliva a plynného oxidovadla, který se vytváří na konci hořáku). Aerosol analyzovaného vzorku je rozprašován do plamene, roztok se odpařuje, nastává tepelná disociace sloučenin a excitace atomů. Vnějším projevem emisního záření je charakteristické zbarvení plamene. Vznikající emisní záření se pomocí optiky usměrňuje přes monochromátor na detektor, signál je registrován a vyhodnocen. O teplotě plamene rozhoduje použité palivo, oxidovadlo a jejich vzájemný poměr. Plamenová fotometrie slouží k určování nízkých koncentrací alkalických kovů a kovů alkalických zemin (Na, K, Li, Ca, Mg).

 

OSN-STextOSN-E

 

Plamenová fotometrie

 

Plamenová fotometrie je založena na principu emisní spektrální metody. Emisní spektrální analýza patří mezi nejstarší fyzikálně-chemické analytické metody. Využívají se při ní atomová spektra v UV a VIS pro kvalitativní a kvantitativní stanovení látek

 

Pouze volné atomy v plynném stavu dávají čárové optické spektrum, atomy vázané v molekulách nedávají atomové spektrum. Ve vybuzeném nestabilním stavu je atom velmi krátkou dobu, elektrony se vrací zpět na nižší energetické hladiny, nebo až do základního stavu – při tom dochází k emisi elektronů. Budícím zdrojem je plamen (sloupec směsi plynného paliva a plynného oxidovadla, který se vytváří na konci hořáku). Aerosol analyzovaného vzorku je rozprašován do plamene, roztok se odpařuje, rozkládají se soli, nastává tepelná disociace sloučenin a excitace atomů. Vznikající emisní záření se pomocí optiky usměrňuje přes monochromátor na detektor. Signál je registrován a vyhodnocen.

 

O teplotě plamene rozhoduje použité palivo, oxidovadlo a jejich vzájemný poměr. Reakční zplodiny určují chemickou reaktivitu plamene.

 

palivo	oxidovadlo	teplota °C	rychlost šíření plamene (m/s)
zemní plyn	vzduch	1840	0,55
propan-butan	vzduch	1930	0.82
svítiplyn	vzduch	1900	0,55
acetylén	vzduch	2300	1,60
acetylén	oxid dusný	2950	1,80
acetylén	kyslík	3100	24,80
vodík	vzduch	2050	3,40
vodík	kyslík	2650	13,00

 

 

Přívod vzorku do plamene

 

Aby se roztok odpařil, musí být vzorek rozprašován ve formě aerosolu. Kapalný vzorek je obvykle rozprašován pneumatickými rozprašovači.

 

a)    pneumatický rozprašovač se zmlžovací komůrkou  1. přívod stlačeného vzduchu  2. roztok vzorku  3. kapilára nasávající vzorek  4. rozprašující tryska  5. oddělovač kapek  6. směšovač  7. přívod výhřevného plynu  8. oddělovač kapek  9. hořák 10. plamen	b)    přímé rozprašování do plamene (Beckmanův hořák) V – vzorek O – oxidovadlo P – palivo

 

Pro atomovou emisi má zásadní význam účinnost rozprašování vzorku do plamene, stupeň atomizace prvku a čas pobytu volných atomů v plameni.

Jedním z problémů plamenové fotometrie je tvorba oxidů některých prvků, které neúplně disociují na volné atomy. Volné atomy při excitaci přijímají kvantum energie (z plamene), vnější elektrony excitují, jejich návrat je spojen s vyzářením kvanta energie. Vnějším projevem emisního záření je charakteristické zbarvení plamene. Barvy odpovídají vlnovým délkám intenzívních čar prvků.

 

prvek	zbarvení plamene
Na	žluté
Li	karmínové
K	fialové
Ca	cihlově červené

 

 

Vymezení vlnové délky emisního záření

 

Podle druhu monochromátoru:

filtrová plamenová fotometrie

• interferenční filtry, spektrální pološířka 8 – 15 nm

 

plamenová spektrofotometrie

• mřížka, která propouští 0,3 – 0,8 nm
• stanovení více prvků v jednom vzorku (nastavitelnost nm)
• vyšší selektivita
• i v UV

 

Detektory emisního záření – selenový fotočlánek, fotobuňka

 

 

Interference v plamenové fotometrii

 

1.       optické interference

• nedokonalým oddělením spektrálních čar

 

2.       transportní interference

• nepravidelností tvorby homogenního aerosolu (viskozitou roztoku, teplotou, povrchovým napětím, přechodem od vázaného prvku na volné atomy)

 

Eliminace se provádí přídavkem vytěsňovacích prvků, komplexotvorných látek, změnou pH.

 

 

Postup při kvantitativním stanovení

1. pomocí kalibrační křivky
2. s použitím vnitřního standardu
3. s použitím standardního přídavku
4. metodou nastavovacích standardů

 

Při použití plamenové fotometrie pro analýzy biologických materiálů se používá metoda vnitřního standardu.

• k roztokům vzorků i standardů se přidává stejná koncentrace soli prvku, který se v plameni projevuje podobně jako určovaný prvek, ale který před tím ve vzorku nebyl (jako vnitřní standard používá roztok lithné nebo cesné soli )
• kalibrační křivka je závislost poměru intenzit

 

I_Na / I_Li  =  f (c_Na)

• pro každý vzorek se nejprve změří intenzita čáry sodíku
• po výměně filtru (589 nm pro Na za 671 nm pro Li) se měří záření lithia (prvek vnitřního standardu nesmí být ve vzorku přítomen jako nečistota)

 

OSN-SAutorské poznámky OSN-E

Jaroslava Vávrová