Эмиссионная фотометрия пламени

Краткие теоретические сведения.Метод эмиссионной фотометрии пламени (ЭФП) – один из вариантов атомно-эмиссионного спектрального анализа. Он основан на измерении интенсивности света, излучаемого атомами (или, реже, молекулами), возбужденными в пламени горелки. В пламя подается исследуемый раствор, который там испаряется, а затем под действием высокой температуры происходит атомизация соединений определяемого элемента и возбуждение части атомов. Возникающее излучение данного элемента отделяется от излучения посторонних элементов (для этого нужен светофильтр или монохроматор) и, попадая на фотоэлемент, вызывает фототок, который измеряется с помощью гальванометра.

Метод ЭФП может быть использован и для качественного, и для количественного анализа. О качественном составе пробы судят по наличию излучения на соответствующих длинах волн. В количественном анализе аналитическим сигналом является величина фототока (i), которая зависит от концентрации (С) определяемого элемента в пробе. Зависимость i от С в узком интервале значений С можно рассматривать как линейную, однако при высоких С линейность градуировочного графика искажается из-за самопоглощения света и образования молекул, а в области низких С – в связи с ионизацией определяемого элемента и другими побочными процессами. Концентрацию элемента в исследуемой пробе рассчитывают разными способами: по градуировочному графику, по методу сравнения, по методу ограничивающих растворов, по методу добавок и т.п.

Метод эмиссионной фотометрии пламени – дешевый и экспрессный вариант спектрального анализа, позволяющий определять ряд металлов с хорошей точностью (коэффициент вариации на уровне 2-4 % отн. ). Чем выше температура пламени, тем большее число элементов можно определять этим методом, однако в сравнительно холодном пламени пропан-бутановой газовой смеси возбуждаются лишь щелочные и шелочноземельные элементы, при этом трудновозбуждаемые переходные элементы почти не мешают.

Анализ можно вести с помощью приборов двух типов: сравнительно простых фотометров со светофильтрами и дорогих спектрофотометров, снабженных монохроматорами. В первом случае излучение посторонних элементов задерживается не полностью, что ведет к систематически завышенным результатам анализа. Во втором – из всего излучения пробы выделяется узкий интервал волн, содержащий только одну спектральную линию – обычно самую интенсивную линию в спектре излучения определяемого элемента. Спектрофотометры стоит использовать для анализа проб сложного состава, особенно при использовании более «горячих» видов пламени, например ацетилено-кислородного. В этом случае в спектре пробы содержится множество линий самых разных элементов (в том числе переходных металлов). Если же самая интенсивная линия определяемого элемента Х случайно совпадает по своей длине волны с линией какого-либо элемента Y, переходят к другой линии Х (свободной от наложений), соответственно настраивая монохроматор.

Необходимо определить калий (натрий, кальций) в природной воде пламенно-фото-метрическим методом на фильтровом фотометре (ПАЖ-2 или ФПЛ-1). Источник возбуждения – пламя горючей смеси пропан –бутан – воздух. Для выделения спектральной линии (Na, K) или полосы (CaOH) определяемого элемента применяют узкополосные интерференционные светофильтры. Фототок фиксируется стрелочным прибором. Нижняя граница определяемых концентраций – 0,5 мкг/мл или 5^.10^-5 % для Na и K; 5 мкг/мл или 5^.10^-4 % для Ca.