Различие между атомной абсорбцией и атомной эмиссией

В идеальном варианте при атомной абсорбции температура поглощающей ячейки должна быть как раз такой, чтобы проба была атомизирована, и присутствовали только атомы в основном состоянии. При атомной эмиссии, напротив, температура должна быть гораздо выше, чтобы получить как можно больше возбуждённых атомов и, значит, достаточно интенсивный спектр излучения определяемых элементов.

Линейчатый спектр.

Если бы атом имел только одно возбуждённое состояние, то получилась бы лишь одна-единственная линия спектра поглощения. Фактически же наблюдается множество спектральных линий, расстояния между которыми по мере укорочения длин волн становятся всё меньше и интенсивность которых понижается, пока наконец не достигается некая предельная точка, начиная с которой уже не видно ни одной линии, – наступает непрерывное поглощение: это граница спектральной серии, или сплошная среда ионизации (рис. 6).

Число всех электронных переходов и, следовательно, число спектральных линий для того или иного элемента определяется расположением внешних электронов в атоме. Атомы с малым числом внешних электронов, как, например, у щелочных металлов, обладают спектрами с минимальным количеством линий; атомы со сложной структурой внешней оболочки дают спектры со множеством линий. Спектры атомов и ионов с одинаковым числом электронов, то есть, например, Na, Mg⁺¹ и Al⁺², имеют при этом аналогичное строение, но положение соответствующих друг другу линий не является идентичным.

В принципе любой элемент можно определять на основе атомной абсорбции, ибо атомы всех элементов возбуждаемы и тем самым способны к поглощению. Ограничения здесь могут возникнуть лишь в силу аппаратных причин. Основную область применения атомно-абсорбционной спектроскопии составляют поэтому определения металлов и полуметаллов.

Определяемые с помощью атомной абсорбции элементы устанавливаются через спектральную область, в которой они поглощают свет. Линии спектра поглощения металлов находятся в области от видимой до ультрафиолетовой, в то время как металлоиды поглощают в основном в труднодоступном вакуумном ультрафиолете.

Атомно-абсорбционная спектрометрия используется, таким образом, в целях обнаружения и количественного определения элементов преимущественно металлического ряда. Для качественного анализа элемента достаточно обнаружения одной-единственной линии, и совсем не требуется регистрировать весь линейчатый спектр. Каждая отдельная линия элементно-специфична, то есть способна характеризовать какой-то конкретный элемент. При количественном определении измеряется поглощение у одной линии. И здесь тоже действует закон Ламберта–Бера, то есть понижение интенсивности источника излучения непосредственно связано с числом поглощающих атомов N. Требуется определить лишь некую нулевую точку путём измерения так называемого «холостого» раствора.

, (1)

где k – коэффициент поглощения.

Все линии, выходящие из атома, называются резонансными и в соответствии с вероятностью их переходов различаются интенсивностью поглощения. Для атомов простейшего строения, какие бывают у щелочных и щелочно-земельных металлов, самая интенсивная и легче всего возбуждаемая линия соответствует переходу из основного состояния в первое возбуждённое состояние. При этом переходе требуется совсем небольшая энергия и, следовательно, минимальная частота возбуждающего света. Для целого ряда иных элементов часто более интенсивны другие линии, соответствующие переходам из основного состояния в более высокие состояния возбуждения.

Для достижения требуемой способности к обнаружению в большинстве случаев используют атомную линию максимальной интенсивности. Изготовители спектрального оборудования прилагают к каждому атомно-абсорбционному спектрометру специальный сопроводительный документ с указанием длин волн атомных линий для всех определяемых элементов и подробную инструкцию по пользованию прибором. В случае компьютеризированных устройств необходимые параметры включены в программное обеспечение ПК.