Transcript دانلود جزوه با لینک مستقیم

‫مقدمه‪:‬‬
‫طیف بینی جذب اتمی شامل مطالعه جذب انرژی تابشی معموال در نواحی ماوراء بنفش‬
‫ومرئی به وسیله اتمهای خنثی درحالت گازی است‪.‬انرژی نورانی جذب شده توسط‬
‫اتمها عموما به صورت خطوط جذب باریک با طول موجهایی در ناحیه مرئی یا‬
‫ماوراء بنفش طیف انرژی تابشی می باشد‪.‬‬
‫‪.‬در یک تجزیه‌ی جذب اتمی‪ ،‬عامل مورد اندازه‌گیری باید به حالت عنصری درآمده‪،‬‬
‫تبخیر شود و سر راه دسته شعاع تابش منبع قرار گیرد‪.‬غلظت هر عنصر در محلول‬
‫با اندازه‌گیری میزان نوری تعیین می‌شود که طول موج خاصی دارد و توسط اتمهای‬
‫آزاد شده در یک شعله جذب می شود‪.‬‬
‫شکل‌‪1‬دستگاه‌اسپکترومتری‌جذب‌اتمی‬
‫رابطة‌میان‌جذب‌نور‌و‌غلظت‌اتم‌ها‪:‬‬
‫اصول‌طیف‌بینی‌جذب‌اتمی‌براساس‌میزان‌جذب‌نور‌عبوری‌از‌سل‌اتمیز‌کننده‌‬
‫قرار‌دارد‪ .‬مقدار‌نور‌جذب‌شده‌در‌سل‌اتمیز‌کننده‌نیز‌بستگی‌به‌غلظت اتم‌ها‌‬
‫در‌سل‌اتمیزکننده‌خواهد‌داشت‪ .‬همان‌گونه‌که‌در‌شکل‌‪ 1‬مشخص‌شده‌است‪‌،‬‬
‫اگر‌نور‌تابشی‌وارد‌شده‌به‌سل‌اتمیزکننده‌دارای‌شدت‌‌و‌نور‌عبوری‌که‌به‌‬
‫آشکارساز‌می‌رسد‪‌،‬باشد‪‌،‬بنابراین‌غلظت‌‪ c‬توسط‌معادلة‌‪ 1‬داده‌می‌شود‪:‬‬
‫معادله‌‪:1‬‬
‫‪log( I 0 / I t )   cl‬‬
‫‪It‬‬
‫سل‌اتمیزاسیون‬
‫‪I0‬‬
‫شکل‌‪:2‬جذب‌نور‌تابشی‌توسط‌نمونه‌در‌سل‌اتمیزه‌کننده‬
‫‪I0‬‬
‫‌شوند‪‌،‬بنابراین‌شدت‌تابش‌‌‌‌‪100٪‌،‬‬
‫‪ I t , I 0‬معموالً‌به‌صورت‌درصد‌بیان‌می‬
‫است‪ .‬زمانی‌که‌نیمی‌از‌نور‌تابشی‌جذب‌شود‌‪ I =50٪‌،‬است‌و‌بنابراین‪:‬‬
‫‪t‬‬
‫‪A  log( 100 / 50)  0.301‬‬
‫زمانی‌که‌‪ 90٪‬نور‌تابشی‌جذب‌شود‌‪ =10٪‬است‌و‌‬
‫‪A  log( 100 / 10)  1 / 0‬‬
‫‪C‬‬
‫تغییر‌جذب‌با‌غلظت‬
‫‪A‬‬
‫اجزا‌و‌مراحل‌اصلی‌فرایند‬
‫در‌شکل‌‪ 3‬اجزای‌اصلی‌یک‌دستگاه‌طیف‌سنجی‌جذب‌اتمی‌نشان‌داده‌شده‌است‪.‬‬
‫شکل‌شماره‌‪3‬‬
‫به طور کلی روش کار یک طیف‌سنجی جذب اتمی را مطابق شکل ‪4‬‬
‫می‌توان متشکل از چهار مرحله اصلی دانست‪ .‬تشکیل نور‪ ،‬اتمیزاسیون‪،‬‬
‫تکرنگ‌سازی و آشکارسازی مراحل اصلی یک طیف‌سنجی جذب اتمی را تشکیل‬
‫می‌دهند‪.‬‬
‫شکل‌‪ -4‬مراحل‌اصلی‌یک‌فرایند‌طیف‌سنج‌جذبی‬
‫ادامه‌شکل‌‪-4‬‬
‫اصول‌جذب‌اتمی‌وطیف‌های‌جذب‌اتمی‪:‬‬
‫‪‬‬
‫در یک تجزیه جذب اتمی ‪,‬عنصر مورد اندازه گیری باید به حالت عنصری‬
‫کاهش یابد‪,‬تبخیر شودوسرراه دسته شعاع تابش منبع قرارگیرد‪.‬این فرایند‬
‫اغلب با کشیدن محلولی از نمونه به صورت مه رقیق به داخل یک شعله‬
‫مناسب انجام می گیرد‪.‬طیف جذبی یک عنصر در شکل گازی واتمی ان‬
‫مرکب از یک سری خطوط باریک کامال مشخص که از جهش های‬
‫الکترونی بیرونی ترین الکترونها به وجود می ایند‪.‬انرژیهای بسیاری از این‬
‫جهش ها برای فلزات با طول موجهای در نواحی مرئی و ماوراء بنفش‬
‫مطابقت دارند‪.‬جذب یک فوتون به وسیله اتمهای پایداربرای برانگیخته شدن‬
‫اتم اساس روش جذب اتمی است‪.‬‬
‫شکل‌‪-5‬‬
‫تهیه‌نور‬
‫درعمل تنها یک نوع منبع نوری‪ ،‬المپ کاتد توخالی‪ ،‬بی‌سبب مورد تأکید‬
‫نمی‌باشد‪ ،‬زیرا باعث شده است تا طیف‌بینی جذب اتمی تکنیکی با کاربرد‬
‫گسترده‪ ،‬به صورتی که امروز هست‪ ،‬درآید‪ .‬اساس کار المپ این است که‬
‫خطوط نشر اتمی را با استفاده از عنصری که تجزیه می‌شود‪ ،‬تولید می‌کند‪.‬‬
‫نمونه‌ای از این المپ در شکل ‪ 5‬نشان داده شده است‪ .‬یک المپ مورد استفاده‬
‫برای تجزیه روی‪ ،‬خود شامل روی است که خطوط طیف اتمی را‪ ،‬هنگامی که‬
‫در معرض یک تخلیة الکتریکی مناسب قرار می‌گیرد‪ ،‬نشر می‌نماید‪ .‬این ایده‬
‫که توسط والش در دهة ‪ 1950‬بسط داده شد‪ ،‬باعث گزینش‌پذیری باالی‬
‫طیف‌بینی اتمی شده است‪.‬‬
‫این ایده دنبال شد زیرا خط نشری از المپ‪:‬‬
‫الف) بسیار باریک است‪.‬‬
‫ب) دقیق‌ا ً در طول موجی یکسان با خط جذبی عنصر مورد تجزیه می‌باشد‪.‬‬
‫(این تطابق خطوط نشری و جذبی تحت عنوان اثر قفل و کلید نامیده می‌شود)‪.‬‬
‫جذب‌اتمی‌در‌شعله‌ها‪:‬‬
‫در دمای معمولی شعله ‪,‬اتمهای سدیم عمدتا در حالت عادی قرار دارند‪.‬این‬
‫وضعیت برای سایر فلزات نیز صادق است‪.‬اتمهای سدیم در محیط یک شعله‬
‫قادر به جذب تابش طول موجی هستند که مشخصه یک انتقال الکترونی از‬
‫حالت ‪ 3S‬به یکی از حالتهای تحریک شد ه ی باالتر است‪.‬برای مثال پیکهای‬
‫‪ 3303Å ,‬به طور تجربی‬
‫جذبی تیزی در ‪3302Å ,5895Å ,5890Å‬‬
‫مشاهده شده است که هر زوج مجاور از این پیکها مربوط به انتقاالت الکترونی‬
‫از تراز ‪ 3S‬به تراز های ‪ 3P‬و‪ 4P‬است‪.‬اگر یک اتم از حالت پایدار به حالت‬
‫برانگیخته برود انرژی ان افزایش می یابد‪.‬این انرژی ‪ E‬ناشی از جذب یک‬
‫فوتون )انرژی‪ ( hv‬میباشد که انرژی ان مساوی با انرژی الزم برای‬
‫برانگیخته شدن اتم است‬
‫وقتی‌که‌الکترون‌ظرفیت‌سدیم‌در‌اوربیتال‌‪ 3s‬قرار‌دارد‌گفته‌می‌شود‌که‌اتم‌‬
‫سدیم‌د‌ر‌حالت‌پایدار‌می‌باشد‪.‬یک‌اتم‌میتواند‌با‌جذب‌انرژی‌با‌طول‌موج‌‬
‫صحیح‌به‌هر‌اوربیتال‌دیگر‌با‌انرژی‌باالتر‌برانگیخته‌شود‪ E=hv .‬که‪:‬‬
‫تفاوت‌انرژی‌میان‌حالت‌باانرژی‌کمتروحالت‌باانرژی‌بیشتر=‪ E‬‬
‫ثابت‌پالنک‌=‪ h‬‬
‫فرکانس‌تابش=‪v‬‬
‫هنگامی‌که‌انرژی‌تابشی‌جذب‌می‌گردد‌‌اتم‌برانگیخته‌میشود‪.‬اگر‌از‌یک تک‌فام‌‬
‫کننده‌ی‌منشوربرای‌تجزیه‌تابشهایی‌که‌به‌انمیرسد‌استفاده‌شود‪,‬طیف‌جذبی‌به‌‬
‫صورتی‌است‌که‌خط‌باریک‌برعکس‌بصورت‌یک‌نوارپهن‌ظاهرمی‌گرد د‪.‬‬
‫اگر‌انتقال‌میان‌حالت‌پایدارو‌پایینترین‌حالت‌برانگیخته‌باشد‌‪,‬گفته‌می‌شودکه‌‬
‫جذب‌خط‌رزونانس‌است‪.‬مهمترین‌نتیجه‌گیری‌ان‌است‌که‌در‌جذب‌اتمی‌تنها‌‬
‫انتقاالتی‌که‌میان‌حالت‌پایدار‌ویک‌حالت‌برانگیخته‌صورت‌می‌گیرد‌میتواند‌‬
‫استفاده‌شود‪.‬‬
‫رابطه‌ی‌بین‌طیف‌بینی‌جذب‌اتمی‌و‌نشر‌شعله‌ای‪:‬‬
‫‪‬‬
‫ظاهرا‌دو‌روش‌از‌این‌نظر‌با‌یکدیگر‌شباهت‌دارندکه‌هردو‌مبتنی‌بر‌رویداد‌‬
‫هایی‌هستند‌که‌هنگام‌افشاندن‌یک‌نمونه‌به‌داخل‌شعله‌اتفاق‌می‌افتند‪.‬اما‌در‌‬
‫نشرشعله‌ای‌این‌تابش‌نشر‌شده‌به‌وسیله‌ی‌اتمهای‌تحریک‌شده‌است‌که‌‬
‫متناسب‌باغلظت‌می‌باشد‪.‬در‌حالی‌که‌در‌جذب‌اتمی‌تابش‌توسط‌اتمهای‌‬
‫برانگیخته‌نشده‌موجود‌در‌حالت‌پایه‌انجام‌می‌شود‪.‬هم‌جذب‌اتمی‌وهم‌نشر‬
‫شعله‌ای‌هر‌دو‌برای‌عناصر‌فلزی‌جدول‌تناوبی‌محدود‌می‌شود‪.‬‬
‫وسایل‌الزم‌برای‌دستگاه‌طیف‌نور‌سنج‌جذب‌اتمی‪:‬‬
‫این‌وسایل‌شامل‌اجزاء‌زیراست‪:‬‬
‫یک‌منبع‌اولیه‌ی‌تابش‪ -‬یک‌وسیله‌برای‌افشاندن‌محلول‌به‌درون‌شعله‌و‌تولید‌‬
‫بخار‌اتمی‌– یک‌طول‌موج‌گزین‌برای‌تولید‌تابش‌تکفام‌– یک‌اشکار‌ساز‌–‬
‫وسیله‌برای‌قرائت‬
‫منبع‌تابش‪:‬‬
‫المپهای‌کاتدی‌توخالی‬
‫‪‬‬
‫یک المپ کاتدی توخالی شامل یک کاتد استوانه ای توخالی است که‬
‫از ماده ای شامل ماده ی مورد اندازه گیری ساخته شده است‪.‬این‬
‫کاتد استوانه ای همراه یک سیم تنگستنی به عنوان اند در یک شیشه‬
‫شامل یک گاز نادر در فشار کم قرار داده شده است‪.‬الکترودها‬
‫بوسیله ی پتانسیلی در حدود ‪ 200‬تا ‪ 400‬ولت انرژی داده میشوند‬
‫ودر جریانهایی تا حدود ‪ 100 mA‬عمل می کنند‪.‬گاز نادرکه اساسا‬
‫شامل نئون یا ارگون است به یونهای مثبتی یونید ه شده ویونها پس‬
‫از شتاب گرفتن به دیواره ی داخلی المپ کاتدی تو خالی برخورد‬
‫می کنند‪.‬در این برخورد اتمهای عنصر تشکیل دهند ه ی کاتد ازاد‬
‫می شوند و تشکیل یک ابر اتمی را می دهند و سپس اتمهای این ابر‬
‫بوسیله ی یونهای نئون ویاارگون برانگیخته می شوند‪.‬عموما کاتد‬
‫بیشتر المپها فقط شا مل یک عنصراست‪.‬اما گاهی ازعناصری‬
‫مناسب برای ساخت یک الیاژکاتدی استفاده می شود‪.‬بنابراین اغلب‬
‫یک المپ برای اندازه گیری دویا چند عنصر به کار برده می شود‪.‬‬
‫خصوصیات منبع تابش ‪:‬‬
‫ـ شدت زیاد‬
‫ـ تولید تمام محدوده فوق بنفش ـ مرئي‬
‫ـ پرتوهاي پایدار و یكنواخت‬
‫ـ طول عمر زیاد‬
‫ـ كمترین اتالف و هزینه‬
‫محدوده مرئي ‪‬المپ تنگستن‬
‫فوق بنفش ‪‬المپ بخار دوتریم‬
‫سیستم‌و‌طرز‌کار‌المپهای‌کاتدی‬
‫کاتد با استفاده از فلزی که تجزیه می‌گردد‪ ،‬ساخته می‌شود‪ .‬لوله شیشه استوانه‌ای‪ ،‬تخلیه شده‬
‫و با آرگون یا نئون در فشار پایین پر می‌شود و اختالف پتانسیل چند صد ولت ما بین دو‬
‫الکترود اعمال می‌شود‪ .‬الکترون‌های بسیار پرانرژی نشر شده توسط کاتد‪ ،‬گاز را در اثر‬
‫برخوردها‪ ،‬یونیزه می‌نمایند‪:‬‬
‫‪Ar  e  Ar   2e‬‬
‫یون‌های حاصل به سوی کاتد شتاب می‌گیرند و با آنچنان نیرویی به اتم‌های فلز ‪ M‬اصابت‬
‫می‌کنند که آنها را از سطح فلز به بیرون پرتاب می‌نمایند‪:‬‬
‫) ‪Ar  ( g‬‬
‫) ‪M (s)   M ( g‬‬
‫سپس اتم‌های فلز در اثر برخورد با الکترون‌ها و یون‌ها‪ ،‬برانگیخته می‌شوند‪:‬‬
‫‪M * ( g )  M ( g )  hv‬‬
‫درجه‌حرارت‌گاز‌در‌ناحیه‌آزاد‌کردن‌نشر‌فقط‌چند‌درصد‌درجه‌است‬
‫المپهاي‌تخلیه‌بدون‌الكترود‌‪:‬‬
‫ـ‌بیشترین‌شدت‌تابش‌‬
‫ـ‌باریك‌ترین‌پهناي‌تابش‌‬
‫شکل‌‪-6‬‬
‫ادامه‌شکل‌‪ -6‬نمونه‌ای‌ازالمپ‌های‌کاتدی‬
‫ادامه‌شکل‌‪-6‬‬
‫ادامه شکل‌‪-6‬‬
‫محدودیتهای‌اصلی‌المپهای‌کاتدی‬
‫محدودیت اصلی المپ‌های کاتد توخالی این است که تنها یک عنصر در آن واحد‬
‫می‌تواند تجزیه شود‪ .‬برای تجزیه عنصر دوم‪ ،‬به تعویض المپ نیاز است‪ .‬حتی‬
‫اگر دستگاهی قادر به جای‌دهی چندین المپ بر روی یک عامل چرخان باشد؛ باز‬
‫تنظیم دقیق هر المپ برای بهینه کردن سیگنال ضروری است‪.‬‬
‫از آنجا که چند المپ کاتد توخالی با اشکال چندعنصری وجود دارند‪ ،‬انتخاب‬
‫عناصری که در هر المپ چند عنصری بکار می‌روند‪ ،‬بسیار حائز اهمیت است‪.‬‬
‫به علت اینکه عناصر بایستی با یکدیگر جور باشند (با یکدیگر تداخل نکنند)‪،‬‬
‫الً با هم تجزیه‬
‫المپ‌های چند عنصری به عناصری محدود می‌گردند که معمو ‌‬
‫می‌شوند‪.‬‬
‫مشکل بالفعل دیگر‪ ،‬در مورد المپ‌های کاتد توخالی‪ ،‬پدیدة خود جذبی است‪.‬‬
‫این اثر می‌تواند از حضور اتم‌های فلزی که به فواصل دور از کاتد پراکنده‬
‫می‌شوند پدید آید‪ .‬اگرچه با کار کردن در جریان پایین از این امر می‌توان اجتناب‬
‫کرد‪ .‬مورد دیگر این که در طول یک دورة زمانی بر روی دیواره‌های المپ‪،‬‬
‫رسوبی از فلز ایجاد می‌شود؛ هرگونه رسوب بر روی پنجره (المپ)‪ ،‬شدت المپ‬
‫را کاهش خواهد داد‬
‫منابع‌نوری‌دیگر‬
‫منابع‌پیوسته‬
‫مزیت اصلی این منابع‪ ،‬توانایی آنها برای تجزیه چند عنصری است‪ .‬با این وجود‬
‫آنها نسبت‌ا ً گران و در حال حاضر به صورت تجارتی در دسترس نیستند‪.‬‬
‫لیزرها‬
‫در حال حاضر‪ ،‬لیزرهای رنگینه‌ای قابل تنظیمی موجود است که می‌توانند‬
‫خطوط طیفی با شدت بسیار باال و پهنای نواری باریک را مهیا سازند‪.‬‬
‫الً بر مزایای آنها برتری‬
‫محدودیت اصلی لیزرها‪ ،‬قیمت باالی آنهاست که فع ‌‬
‫دارد‪.‬‬
‫المپ‌های‌تخلیه‌بدون‌الکترود‬
‫تخلیه‌های‌با‌فرکانس‌باال‌(ریز‌موج‌یا‌رادیو‌فرکانس)‪‌،‬منابع‌نوری‌شدید‌را‌‬
‫ایجاد‌می‌کنند‪.‬این‌تخلیه‌ها‌معموالً‌‌بکار‌نمی‌روند‌زیرا‌آنها‌‌پایداری‌کمی دارند‌‬
‫و‌خطوط‌پهن‌تر‌وخود‌بازگردی‌بیشتری‌را‌از‌تخلیه‌کاتد‌توخالی‌نشان‌می‌دهند‪.‬‬
‫اتمیزاسیون‬
‫مرحله اتمیزاسیون زنجیره فرایند کلی‪:‬‬
‫سل‌اتمیزکننده‌→ نمونه‬
‫الً به شکل جامد یا مایع می‌باشد و بایستی برای تجزیه‬
‫را شامل می‌شود‪ .‬نمونه معمو ‌‬
‫به حالت اتمی تبدیل شود‪ .‬ترتیب معمول مراحل این فرایند در زیر نشان داده شده‬
‫است و ما هر یک از این مراحل را به نوبة خود بررسی خواهیم کرد‪:‬‬
‫اتم‌ها →شعله→ آئروسل (مهپاش) → آماده‌سازی نمونه→ نمونه‬
‫آماده‌سازی‌نمونه‌‬
‫اکثر‌عناصر‌می‌توانند‌توسط‌‪ AAS‬تجزیه‌شوند‪ .‬عناصر‌می‌توانند‌در‌گسترة‌وسیعی‌‬
‫از‌غلظت‌ها‌از‌مقادیر‌درصدی‌در‌تجزیه‌عنصری‌ترکیبات‌تا‌مقادیر‌کمتر‌از ‪ppm‬‬
‫در‌تجزیه‌مقادیر‌کم‌و‌همچنین‌در‌گسترة‌وسیعی‌از‌اشکال‌فیزیکی‌و‌شیمیائی‌موجود‌‬
‫باشند‪.‬‬
‫بعضی‌از‌نمونه‌های‌محلول‌ممکن‌است‌نیاز‌به‌افزایش‌یک‌«بازدارنده‌‬
‫یونیزاسیون» و‌یک‌«عامل‌محافظ» یا‌یک‌«عامل‌رهاکننده» برای‌به‌حداقل‌‬
‫رساندن‌تداخل‌ها‌داشته‌باشند‪ .‬برخی‌از‌اقدامات‌اساسی‌در‌آماده‌سازی‌نمونه‌به‌قرار‌‬
‫زیر‌است‪:‬‬
‫مهپاش‬
‫ ما نمی‌توانیم بسادگی محلول را به داخل شعله تزریق کنیم‪ ،‬زیرا محلول قبل از‬‫پخش شدن به دور از سیستم آشکار ساز‪ ،‬زمان کافی برای حرارت دیدن جهت‬
‫تشکیل اتم‌ها را نخواهد داشت‪ .‬مهپاش‪ ،‬نمونه را به شکلی مطلوب‌تر جهت‬
‫اتمیزاسیون سریع تبدیل می‌کند‪.‬‬
‫ از آنجا که نمونه مدت کوتاهی را در شعله سپری می‌کند‪ ،‬الزم است اطمینان‬‫حاصل کنیم که نمونه تا حد امکان سریع گرم خواهد شد‪.‬‬
‫ قبل از تزریق محلولی به داخل شعله‪ ،‬نیاز داریم تا آن را جهت تشکیل آئروسل‬‫مایع یا مه به قطرات ریز تبدیل کنیم‪ .‬عملکرد اصلی‪ ،‬مستلزم کشیدن نمونه با سرعت‬
‫باال از میان یک لوله موئین به یک منفذ ریز است که سبب می‌شود محلول به قطرات‬
‫ریزی تبدیل شود‪ .‬در شکل ‪ 7‬یک نمایش طرح گونه نشان داده شده است‪.‬‬
‫شکل‌‪ -7‬تشکیل‌‬
‫آئورسل‌در‌مهپاش‬
‫ مکش الزم با استفاده از جریان‌های باالی گاز اکسنده (هوا ‪ N2O‬یا ‪ )O2‬و اثر‬‫ونچری حاصل می‌شود‪.‬‬
‫ در اثر ونچری‪ ،‬سرعت جریان باالی گاز در عرض انتهایی یک لولة موئین‪،‬‬‫افت فشاری را در لولة موئین ایجاد می‌کند‪ .‬از آنجا که فشار در لولة موئین پایین‌تر‬
‫از فشار جو است محلول نمونه به داخل لوله موئین رانده می‌شود‪ - .‬سرعت باالی‬
‫جریان گاز‪ ،‬به علت‌ آشفتگی به هنگام بیرون آمدن از لولة موئین‪ ،‬تمایل به تالشی‬
‫محلول دارد‪ .‬تشکیل آئروسل ممکن است در چند طرح مهپاش با استفاده از یک‬
‫مهرة برخورد افزایش یابد‪ ،‬نظیر آنچه که در شکل ‪ 8‬نشان داده شده است‪ .‬مهره‬
‫برخورد از شیشه یا آلیاژ ساخته شده و مستقیم‌ا ً بعد از منفذ واقع می‌شود‪.‬‬
‫شکل‌‪ -8‬جریان‌‬
‫اکسنده‬
‫ عالوه بر تشکیل آئروسل‪ ،‬مهپاش به عنوان یک محفظه اختالط برای نمونه و‬‫اکسنده عمل می‌کند که اینها با سوخت در منفذ مخلوط می‌شوند‪ .‬نظیر آنچه که در‬
‫دیاگرام کلی شکل ‪ 9‬نشان داده شده است‪ ،‬در مهپاش یک ورودی برای سوخت تعبیه‬
‫شده است‪ .‬این شکل همچنین حضور تیغه‌هایی را برای خارج کردن قطرات درشت‌تر‬
‫و یک سیفون و لوله فاضالب را که جهت خارج کردن محلول اضافی است‪ ،‬نشان‬
‫می‌دهد‪ .‬توجه داشته باشید که سیفون در لولة فاضالب بایستی قبل از اینکه شعله‬
‫روشن شود‪ ،‬پرشده باشد‪ .‬این کار از بازگشت ناگهانی محتویات آن در نتیجة افت‬
‫فشار در مشعل و از تست مخلوط سوخت و اکسنده‪ ،‬به داخل آزمایشگاه جلوگیری‬
‫می‌کند‪.‬‬
‫شکل‌‪ -9‬دیاگرام‌کلی‌مهپاش‬
‫وضعیت‌شعله‌در‌دستگاه‌جذب‌اتمی‌‪:‬‬
‫‪‬‬
‫در یک شعله استاندارد تمام یا جزئی از محلول نمونه توسط یک افشانه به‬
‫صورت ریز افشاند ه می شود و تابش حاصل از یک منبع تابشی در حال‬
‫عبورازشعله توسط ذرات اتمی نمونه مورد جذب میشود‪.‬شعله ازچند قسمت‬
‫تشکیل شده است که ازپایین به باالعبارتند از قسمت پایه‪ ,‬مخروط میانی‪ ,‬منطقه‬
‫واکنش وپوشش خارجی‪.‬نمونه به صورت ذرات جامد وارد مخروط میانی می‬
‫شود‪.‬در این منطقه نمونه ی جامد به صورت بخار درامده وبه ذرات تبدیل‬
‫میشود‪.‬د ر این منطقه نیز بر انگیخته شد ن ذرات اتمی و جذب تابش المپ‬
‫مخصوص ان عنصر شروع می شود‪.‬در منطقه واکنش اتمها به اکسید تبدیل‬
‫واز پوشش خارجی شعله خارج میشوند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫شدت‌عالمت‌جذب‌یا‌نشر‌را‌به‌ارتفاع‌باالی‌نوک‌شعله‌مرتبط‌میسازد‪.‬‬
‫شکل‌‪-10‬‬
‫‪‬سیستم‌های‌نوری‌به‌چند‌دسته‌تقسیم‌می‌شود‪:‬سیستم‌های‌نوری‌تک‌جزئی‌–سیستم‌های‌‬
‫نوری‌دو‌پرتوئی‪ -‬سیستم‌های‌نوری‌مختلط‌تک‌پرتوئی‌و‌دو‌پرتوئی‬
‫شکل‌‪-11‬‬
‫ادامه‌شکل‌‪-11‬‬
‫اتم ها‬
‫در یک جذب اتمی ‪,‬عناصرموجود درنمونه باید به صورت ذرات اتمی خنثی کاهیده‬
‫شوند‪,‬تبخیر گردند وبه طریقی د رمسیر پرتوتابش پاشید ه شوند که تعداد انها به‬
‫نحو تکرار پذ یری متناسب با غلظت انها در نمونه باشد‪.‬تعدادی وسایل برای‬
‫تشکیل بخارات اتمی مورد استفاده قرار گرفته اند‪,‬این وسایل عبارتند از‪:‬‬
‫‪ – 1‬کوره ها‬
‫‪ –2‬وسایل بران‬
‫‪ –3‬کمانها وجرقه های الکتریکی‬
‫‪-4‬افشاندن شعله ای )افشانه ها(‬
‫‪ ‬شعله‌ها‬
‫محلول نمونه به صورت قطره‌هاي ریز به داخل شعله ‪ ،‬پاشیده شده و به علت‬
‫گرماي زیاد حالل موجود به سرعت بخار مي‌شود ذرات جامد باقیمانده ذوب شده‬
‫و به مایع تبدیل مي‌شوند سپس به حالت گازي درآمده و به اتم تفكیك مي‌شوند‪.‬‬
‫اتم‌سازی‪:‬‬
‫‪‬‬
‫هدف ازاتم سازی نمونه تولید اتم های ازاد است‪.‬اتمهای ازاداتمهایی است که با‬
‫اتمهای دیگر ترکیب نمی شوند‪.‬هیچ اتمی به حالت ازاد وجود ندارد )بجز‬
‫اتمهای گاز های نادر( وانها با هم به صورت مولکولی در می ایند‪.‬بنابراین‬
‫برای اینکه اتمهای ازاد را ایجاد کرد ضروری است که مولکولها شکسته شوند‬
‫‪ ,‬این فرایند را اتم سازی گویند‪.‬برای اتمی کردن مولکولها بهترین روش‬
‫تفکیک انها به وسیله گرماست‪.‬نمونه برای تبدیل به اتمهای ازاد در دمای زیاد‬
‫گرم شده که این روش را روش شعله ای گویند و از شعله به عنوان منبع گرما‬
‫استفاده می شود‪.‬در روش غیر شعله ای از کوره ی الکتریکی استفاده می شود‪.‬‬
‫شکل‌‪-12‬‬
‫شکل‌‪-13‬‬
‫ گسترده‌ترین سوخت‌های به کار رفته استیلن‪ ،‬آلکان‌های ساده‪ ،‬هیدروژن و گاز‬‫طبیعی ( یا شهری) و اکسنده‌های رایج به کار رفته هوا و نیتروژن مونواکسید‬
‫هستند‪ .‬آشکارترین اختالف مابین ترکیبات گوناگون سوخت – اکسنده‪ ،‬درجه‬
‫حرارت است‪ .‬ثابت شده است که دو عامل اصلی‪ ،‬درجه حرارت شعله را تعیین‬
‫می‌کنند‪.‬‬
‫ انرژی آزاد شده در واکنش‬‫ مقدار گرمای جذب شده توسط محصوالت واکنش‬‫ عموم‌ا ً شعله‌ای که به طور وسیعی در عمل به کار می‌رود‪ ،‬مخلوط هوا‬‫‪ ، C2H2‬با دماهایی در حدود ‪ 2450 ‌ْK‬است‪ .‬برای عناصری که نیاز به‬
‫الً شعلة ‪ C2H2 N2O-‬به‬
‫دماهای باالتر جهت اتمیزاسیون کارآمد دارند‪ ،‬معمو ‌‬
‫کار می‌رود (‪ .)3100 ‌K‬در جایی که استیلن موجود نباشد‪ .‬گاز طبیعی یا‬
‫الکان‌ها می‌توانند مورد استفاده باشند‪ ،‬اما این سوخت‌ها دماهای پایین‌تری (‪k‬‬
‫‪ )1800-2200‬ایجاد کرده و اتمیزاسیون ضعیفی را مگر برای چند عنصر‬
‫نظیر فلزات قلیایی حاصل می‌کنند‬
‫به دو دلیل یک برآورد از ساختار و شیمی شعله‪ ،‬بسیار مهم است‪:‬‬
‫ الزم است بدانیم کدام قسمت شعله جهت استفاده برای تجزیه از همه بهتر‬‫است‪.‬‬
‫ چه فرآیندهایی در شعله می‌تواند رخ دهد که تجزیه را تحت تأثیر قرار‬‫می‌دهند‪.‬‬
‫طول‌موج‌گزینها‌وصافیها‌‪:‬‬
‫طول موج گزینها‪:‬کنترل کننده های طول موج ‪ ,‬ناحیه ی محدودی از طول موج را‬
‫در اختیار می گذارند‪.‬‬
‫صافیها‪:‬یک دستگاه برای تجزیه ی جذب اتمی باید قادربه تامین یک پهنای نواربه‬
‫ان اندازه باریک باشد تاخط انتخاب شد ه برای اندازه گیری را از خطوط‬
‫دیگری که ممکن است مزاحمت ایجاد کنند یا حساسیت تجزیه را کاهش دهند‪,‬‬
‫جدا سازند‪.‬در بسیاری از موارد برای کنترل کردن طول موج ها از صافی ها‬
‫استفاده می کنند که عبارتند از‪:‬‬
‫‪– 1‬صافی جذبی‬
‫‪ – 2‬صافی تداخلی‬
‫‪‬‬
‫صافی‌های‌جذبی‌با‌جذب‌قسمتی از‌‬
‫تابش‌‪,‬ناحیه‌محدود‌ی‌از‌طول‌موج‌‬
‫را‌از‌خود‌عبور‌می‌دهند‪ .‬عرض‌‬
‫موثر‌نوار‌در‌مورد‌این‌صافیها‌بین‌‬
‫‪ 30‬تا‌‪ 300‬نانو‌متر‌است‪.‬در‌‬
‫صافیهای‌تداخلی‌باریکه‌موازی‌با‌‬
‫زاویه‌ی‌غیر‌قائم‌رسم‌کرد‌ه‌‬
‫ایم‪.‬مقداری‌ازان‌درون‌الیه‌اولیه‌‬
‫عبور‌می‌کند‌و‌باقی‌مانده‌باز‌تابیده‌‬
‫می‌شود‪.‬‬
‫شکل‌‪-14‬‬
‫تکفام‌سازها‪:‬‬
‫وسایلی هستند که ناحیه ی محدودی از موج را دراختیار میگذارند‪ .‬تابش به طول‬
‫موجهای تشکیل دهنده ی خود تفکیک و قسمتی از این طول موجها انتخاب و از‬
‫بقیه جدا می شوند‪.‬ساختمان یک تکفامساز عبارت است از‪:‬‬
‫‪ – 1‬شکاف های ورودی و خروجی‬
‫‪ -2‬عدسی های موازی سازوکانونی ساز‬
‫‪ – 3‬عنصر پاشند ه شامل الف(منشور ب(توری پراش‬
‫شکل‌‪-15‬‬
‫تک‌رنگ‌سازی‌‬
‫فرایند‌جداسازی‌«نور‌سفید» به‌اجزای‌طیفی‌آن‪‌،‬پاشیدگی‌(تجزیه‌نور) نامیده‌‬
‫می‌شود‪ .‬نور‌را‌می‌توان‌با‌استفاده‌از‌یک‌منشور‌یا‌شبکه‌تجزیه‌نمود‪ .‬فیلترها‌‬
‫ارزان‌ترند‌اما‌گستره‌خیلی‌وسیعی‌از‌طول‌موج‌های‌مورد‌استفاده‌را‌از‌خود‌‬
‫عبور‌می‌دهند‬
‫منشور‬
‫تجزیة‌نور‌توسط‌یک‌منشور‪‌،‬در‌شکل‌‪ 16‬نشان‌داده‌شده‌است‪.‬‬
‫شکل‌‪ -16‬تجزیة‌نور‌توسط‌منشور‬
‫انواع‌اشکار‌سازها‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪ – 1‬سلول‌فوتو‌ولتایی‌یا‌سلول‌الیه‌سومی‌‪ :‬در‌ان‌انرژی‌تابشی‌یک جریان‌‬
‫در‌سطح‌مشترک‌بین‌یک‌نیم‌هادی‌و‌یک‌فلز‌ایجاد‌میکند‪.‬‬
‫‪ –2‬سلول‌فتو‌رسانا‪:‬در‌ان‌جذب‌انرژی‌تابشی‌در‌سطح‌یک‌نیم‌هادی‌باعث‌‬
‫تغییری‌در‌مقاومت‌ان‌می‌شود‪.‬‬
‫شکل‌‪-17‬‬
‫شکل‌‪-18‬‬
‫شکل‌‪-19‬‬
‫آشکارسازی‬
‫آخرین مرحله از فرایند طیف‌بینی اتمی را آشکارسازی تشکیل می‌دهد‪.‬‬
‫آشکارسازهای بکار رفته در طیف‌سنج‌های جذب اتمی‪ ،‬همواره‬
‫فوتوتکثیرکننده‌ها هستند‪ .‬یک فوتوتکثیرکننده شامل یک کاتد فوتو نشرکننده‬
‫است که با ماده‌ای نظیر آلیاژ سزیم – آنتیموان که به سهولت یونیزه می‌گردد‪،‬‬
‫پوشیده می‌شود‪ .‬فوتون وارد بر سطح ماده موجب می‌شود تا یک الکترون نشر‬
‫شود به شرط آنکه فوتون برای یونش ماده‪ ،‬به قدر کافی پرانرژی باشد‪.‬‬
‫بنابراین سطح به صورت یک مبدل عمل نموده و پرتو نور را به سیگنال‬
‫الکتریکی تبدیل می‌کند‪ .‬ولو اینکه لوله‌های فوتو تکثیرکننده بسیار کارآمد باشند‪.‬‬
‫جریان تولید شده توسط این فرایند کوچک است (اکثر فوتون‌های تابشی موجب‬
‫نشر الکترون می‌شوند)‪ .‬سیگنال با استفاده از فرآیند نشر ثانوی به صورتی که‬
‫در شکل ‪ 20‬نشان داده شده است‪ ،‬تقویت می‌شود‪.‬‬
‫ الکترون نشر شده از کاتد با پتانسیلی باال به فرض ‪ ،100V‬شتاب می‌گیرد‪.‬‬‫انرژی جنبشی اخذ شده توسط الکترون ‪( 100ev‬الکترون ولت) خواهد بود‪.‬‬
‫این انرژی به حدی باالست )‪ (1eV=96500 Jmol-1‬که الکترونی که با‬
‫سطح آند تصادف می‌کند‪ ،‬سبب رهایی ‪ 2‬تا ‪ 10‬الکترون ثانوی می‌گردد‪.‬‬
‫شکل‌‪-20‬‬
‫شکل‌‪ -21‬یک‌لوله‌فوتوتکثیرکننده‬
‫‪.‬‬
‫محدودیتهای‌روش‌طیف‌سنجی‌جذب‌اتمی‌‬
‫· ‪ AAS‬توانایی‌تعیین‌یک‌عنصر‌را‌در‌هر‌لحظه‌دارد‪.‬‬
‫‪.‬این‌تکنیک‌به‌کندی‌صورت‌می‌گیرد‌و‌برای‌آنالیز‌چند‌عنصر‌روشی‌بسیار‌‬
‫طوالنی‌و‌خسته‌کننده‌است‪.‬تغییرپذیری‌در‌غلظت‌نمونه‌می‌تواند‌مشکل‌ساز‬
‫باشد‪‌،‬چون‌حدود‌دسترسی ‪ AAS‬بسیار‌محدود‌است‬
‫نتیجه‌گیری‪:‬‬
‫‪‬‬
‫تشکیل نور‪ ،‬اتمیزاسیون‪ ،‬تکرنگ‌سازی و آشکارسازی مراحل اصلی یک‬
‫طیف‌سنجی جذب اتمی را تشکیل می‌دهند‪.‬‬
‫‪.‬طیف جذبی یک عنصر در شکل گازی واتمی ان مرکب از یک سری خطوط‬
‫باریک کامال مشخص که از جهش های الکترونی بیرونی ترین الکترونها به‬
‫وجود می آیند‪.‬‬
‫در یک تجزیه جذب اتمی ‪,‬عنصر مورد اندازه گیری باید به حالت ذرات اتمی‬
‫خنثی کاهش یابد‪,‬تبخیر شودوسرراه دسته شعاع تابش منبع قرارگیرد‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪.‬جذب یک فوتون به وسیله اتمهای پایداربرای برانگیخته شدن اتم اساس روش‬
‫جذب اتمی است‪.‬‬
‫الً به شکل جامد یا مایع می‌باشد و بایستی برای تجزیه به حالت‬
‫یک نمونه معمو ‌‬
‫اتمی ذرات اتمی خنثی تبدیل شود‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
:‌‫منابع‬
‫اصول‌تجزیه‌دستگاهی‬
‫اسپکتروسکپی‌جذب‌اتمی‬
‫اندازه‌گیری‌کمی‌عناصر‌به‌روش‌جذب‌اتمی‬
Flame photometry
www.asiaandro.com
www.learning.org
www.iupac.org
www.reallabware.com
www.maden.hacettepe.edu








