50. Атомно-абсорбционная спектроскопия в экологическом мониторинге.

Атомно-абсорбционный анализ - метод количественного элементного анализа по атомным спектрам поглощения (абсорбции).

Через слой атомных паров пробы, получаемых с пом. атомизатора (см. ниже), пропускают излуч-е в диапазоне 190-850 нм. В рез-те поглощ-я квантов света атомы переходят в возбужден. энергетич. состояния. Этим переходам в атомн. спектрах соотв-ют т. наз. резонансные линии, хар-рные для данн. элемента. Согласно закону Бугера-Ламберта-Бера, мерой конц-ции элемента служит оптич. плотность A = lg(I₀/I), где I₀ и I-интенсивности излучения от ист-ка соотв-но до и после прохожд-я ч/поглощающий слой.

Принципиальная схема пламенного атомно-абсорбционного спектрометра: 1-источник излучения; 2-пламя; 3-монохроматор; 4-фотоумножитель; 5-регистрирующий или показывающий прибор.

Приборы для атомно-абсорбционного анализа - атомно-абсорбционные спектрометры - прецизионные высокоавтоматизир. устр-ва, обеспеч. воспроизводимость усл-й измер-й, автоматич. введение проб и регистрацию рез-тов измер-я. В некотор. модели встроены микроЭВМ. В кач-ве примера на рис. приведена схема одного из спектрометров. Ист-ком линейчатого излуч-я в спектрометрах чаще всего служат одноэлементн. лампы с полым катодом, заполняем. неоном. Для опред-я некот. легколетуч. элементов (Cd, Zn, Se, Те и др.) удобнее польз-ться высокочаст. безэлектродн. лампами.

Перевод анализируем. объекта в атомизирован. сост-е и формиров-е поглощающ. слоя пара определ. и воспроизводимой формы осущ-ется в атомизаторе - обычно в пламени или трубчатой печи. Введ-е проб в поглощающ. зону пламени или печи осущ-ют разн. приемами. Р-ры распыляют с пом. пневматич. распылителей, реже - ультразвуковых.

«+» ат.-абс. анализа - простота, выс. селективность и малое влияние состава пробы на рез-ты анализа. «-» метода – невозможность одноврем. опред-я нескольких элементов при исп-нии линейчат. ист-ков излуч-я и, к.пр., необх-сть перевед-я проб в раствор.

Ат-абсорбц. анализ применяют для опред-я около 70 элементов (гл. образ. металлов). Не опред-ют г/о и некот. др. неметаллы, резонансные линии кот лежат в вакуумной обл-ти спектра (длина волны меньше 190 нм).

Методы атомно-абсорбц. анализа применяют ткж д/измер-я некот. физ. и физ-хим. величин – коэфф-т диффузии атомов в газах, темп-р газ. среды, теплот испар-я элементов и др.; д/изуч-ия спектров молекул, исслед-я процессов, связан с испар-м и диссоциацией соед-й.

51. Химические методы мониторинга.

Химические методы анализа- совокупность методов качеств. и количеств. анализа веществ, осн. на применении хим. реакций.          Kачественные X. м. a. включают использование реакций обнаружения, характерных для неорганич. ионов в растворах и для функциональных групп органич. соединений. Эти реакции обычно сопровождаются изменением окраски раствора, образованием осадков или выделением газообразных продуктов. K количеств. X. м. a. обычно относят "классич." методы: гравиметрию, титриметрию c визуальной индикацией конечной точки титрования, седиментационный анализ и газоволюмометрию.

Газоволюмометрия (газовый объёмный анализ) основана на избирательной абсорбции составных частей газовой смеси в сосудах, заполненных тем или иным поглотителем, c последующим измерением уменьшения объёма газа c помощью бюретки. Tак, диоксид углерода поглощают раствором гидроксида калия, кислород - раствором пирогаллола, монооксид углерода - аммиачным раствором хлорида меди. Газоволюмометрия относится к экспрессным методам анализа. Oна широко используется для определения карбонатов в г. п. и минералах.          X. м. a. широко используют для анализа руд, г. п., минералов и др. материалов при определении в них компонентов c содержанием от десятых долей до неск. десятков процента. X. м.a. характеризуются высокой точностью (погрешность анализа обычно составляет десятые доли процента). Oднако эти методы постепенно вытесняются более экспрессными физ.-хим. и физ. методами анализа.

Гравиметрический анализ заключается в выделении в-ва в чистом виде и его взвешивании. Чаще всего такое выдел-е проводят осаждением, реже определяемый комп-т выделяют в виде летуч. соединения (метод отгонки).

Гравиметрическое определение состоит из нескольких стадий:

1.Осаждение соединения, содержащего определяемое вещество (его называют формой осаждения); 2.Фильтрование полученной смеси для отделения осадка от надосадочной жидкости; 3.Промывание осадка для удаления надосадочной жидкости и адсорбированных примесей с его поверхности; 4.Высушивание для удаления воды; 5.Прокаливание при высокой температуре для превращения осадка в подходящую для взвешивания форму (гравиметрическую форму); 6.Взвешивание полученного осадка; 7.Расчеты результатов анализа.

Осаждение - это наиболее важная операция в гравиметрическом анализе. Главная цель операции осаждения - наиболее полно перевести в осадок определяемый компонент и чем полнее это будет сделано, тем точнее получится результат анализа. Соединение, в виде которого определяемый компонент осаждается из раствора, называется формой осаждения.

Гравиметрический анализ - один из наиболее универсальных методов. Его применяют для определения почти любого элемента.

Наиболее существенным достоинством метода является высокая точность анализа. Обычно погрешность определения составляет 0,1÷0,2%. К числу достоинств гравиметрического метода относится также отсутствие стандартизаций или градуировок по стандартным образцам, необходимых почти в любом другом аналитическом методе, а также простота расчета результатов анализа.

Существенным недостатком гравиметрического метода является длительность определений (иногда несколько десятков часов), невысокая селективность анализа, связанная с отсутствием соответствующих реагентов на большинство ионов.

Чаще всего гравиметрический метод применяют для определения основных компонентов пробы, для анализа эталонов, используемых в других методах, для установления состава минералов, различных веществ, впервые синтезированных, состава различных композиций и т.д.

Титриметрический анализ основан на точном измерении количествреактива, израсходованного на реакцию с определяемым веществом. Сущность титриметрического анализа заключается в следующем. К раствору, приготовленному из навески анализируемого вещества ( или к определенной части этого раствора), постепенно приливают раствор точно известной концентрации до тех пор, пока взаимодействующие вещества не прореагируют полностью. На основании точного измерения объема реактива вычисляют содер-

жание определяемого вещества. Раствор, конц-ция кот точно известна, наз-ют титрованным или стандартным. 1 из способов выражения конц-ции такого р-ра яв-ся титр (Т).Титр показ-ет число граммов растворенного в-ва (m) в 1 мл р-ра: Т = m/V , г/мл.

Титрование прибавление титрованного р-ра к анализируемому до момента оконч-я реакции. Титрующий р-р называют рабочим р-ром или титрантом. Момент оконч-я реакции, когда кол-во добавленного титранта химически эквивалентного кол-ву титруемого в-ва, наз-ся точкой эквив-ти (Т.Э.)

Титриметр. методы анализа классиф-ются по типу хим. реакции, используемой в методе. Различают следующие методы титриметрии:

-кислотно-основн. титрования, связанные с переносом Н+ или ОН;

-окисления-восстановления, основан на окисл.-восстановит. процессах;

-комплексообразования, в кот исп-ют реакции образ-я комплексных соед-й;

-осаждения, основанные на реакциях образова-ния малораств-х соед-й.

Все методы титриметрического анализа широко исп-ются в практике аналитич. контроля продуктов металлургических произв-в. Относительная погрешность в титриметрии обычно не превышает 0,2 – 0,5%.