Ενόργανη Χημική Ανάλυση (Θ) Ενότητα 7: Ατομική Φασματοσκοπία: Φλογοφωτομετρία Δρ. Αρχοντούλα Χατζηλαζάρου, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Ενόργανης Ανάλυσης και Φυσικοχημείας Τμήμα Οινολογίας και Τεχνολογίας Ποτών Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας Το περιεχόμενο του μαθήματος διατίθεται με άδεια Creative Commons εκτός και αν αναφέρεται διαφορετικά Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

Περιγραφή Ατομική εκπομπή Ατομοποίηση - Πηγές ατομοποίησης Ατομικά φάσματα Παρεμποδίσεις φυσικές- χημικές – φασματικές – ιονισμού Τύποι φλόγας Καυστήρες - εκνεφωτές 1

Ατομική Φασματοσκοπία 1/2 Με τον όρο ατομική φασματοσκοπία χαρακτηρίζεται μια ομάδα φασματοσκοπικών τεχνικών, οι οποίες βασίζονται στην αλληλεπίδραση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με άτομα των στοιχείων που βρίσκονται στην αέρια κατάσταση. Τα φάσματα των ατόμων λαμβάνονται στην υπεριώδη και ορατή περιοχή με τη βοήθεια της κατάλληλης θερμικής κατεργασίας, η οποία μετατρέπει τα συστατικά του δείγματος σε αέρια άτομα ή στοιχειακά ιόντα. 2

Ατομική Φασματοσκοπία 2/2 Η εκπομπή, η απορρόφηση ή ο φθορισμός του προκύπτοντος αερίου μίγματος χρησιμεύει για τον ποιοτικό και ποσοτικό προσδιορισμό ενός ή περισσοτέρων στοιχείων που υπάρχουν στο δείγμα. Η κατεργασία με την οποία το δείγμα μετατρέπεται σε ατομικούς ατμούς ονομάζεται ατομοποίηση. Υπάρχουν πολλοί τρόποι να ατομοποιηθεί ένα δείγμα (φλόγα, ηλεκτρικός κλίβανος, πλάσμα κλπ).. 3

Ατομική εκπομπή Προκειμένου να παρατηρηθεί το φαινόμενο της ατομικής εκπομπής, είναι απαραίτητο να έχει προηγηθεί και η διέγερση των ατόμων. Ως απλούστερη και συνηθέστερη πηγή διέγερσης χρησιμοποιείται η ίδια η φλόγα και σπανιότερα ο ηλεκτρικός κλίβανος. Κατά την ατομική εκπομπή παρατηρείται χαρακτηριστική ακτινοβολία η οποία εκπέμπεται όταν ατομικά σωματίδια βρίσκονται στη φλόγα. Το μήκος κύματος της ακτινοβολίας χρησιμεύει για την ποιοτική ανάλυση των δειγμάτων ενώ η ισχύς της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας χρησιμεύει για την ποσοτική ανάλυση.. 4

Φλογοφωτομετρία 1/2 5 Όταν ίχνη ενός μετάλλου τοποθετηθούν πάνω από μία φλόγα δημιουργείται ένας χρωματισμός. Διαφορετικά μέταλλα και κυρίως τα αλκάλια και οι αλκαλικές γαίες εκπέμπουν ορατή ακτινοβολία ενός συγκεκριμένου χρώματος (Γίνεται χρωματισμός της φλόγας) Τα αλκαλικά μέταλλα και αυτά των αλκαλικών γαιών χρειάζονται σχετικά λίγη ενέργεια και μία φλόγα αερίου- αέρος ( ο C) είναι αρκετή. Άλλα στοιχεία χρειάζονται πολύ μεγαλύτερη ενέργεια και άλλα είδη καύσιμης ύλης.

Φλογοφωτομετρία 2/2 Κάθε μέταλλο έχει διαφορετικά ενεργειακά πεδία γιατί το καθένα από αυτά έχει διαφορετικό φορτίο πυρήνα και διαφορετικό αριθμό ηλεκτρονίων. Έτσι τα μήκη κύματος που εκπέμπουν είναι διαφορετικά και η μέτρησή τους μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αναγνώριση των στοιχείων αυτών. Ένα φλογοφωτόμετρο είναι έτσι σχεδιασμένο ώστε να παράγει φλόγες τόσο θερμοκρασιών έτσι ώστε να διεγείρονται όσο δυνατόν περισσότερα στοιχεία, να μπορούν να προσδιοριστούν τα μήκη κύματος και να είναι μετρίσιμη η έντασή τους. Με τα σημερινά όργανα μπορούν να μετρηθούν στοιχεία. 6

Διεργασίες στη φλόγα  εξάτμιση του διαλύτη  τήξη και εξαέρωση του άλατος  διάσπαση των μορίων σε άτομα (ατομοποίηση)  διέγερση και ιονισμός (ανάλογα με τη θερμοκρασία της φλόγας) 7

Πάνω σε ποια αναλογία στηρίζεται η φλογοφασματοφωτομετρία (ΦΦ); Ενώσεις ορισμένων στοιχείων, όταν περνούν μέσα από φλόγα, εκπέμπουν ακτινοβολία χαρακτηριστικού μήκους κύματος (χρώματος) για κάθε στοιχείο. Η ισχύς της ακτινοβολίας είναι ανάλογη του αριθμού των διεγερμένων από τη φλόγα ατόμων, ενώ ο αριθμός των διεγερμένων ατόμων είναι ανάλογος της συγκέντρωσης του μεταλλοϊόντος στο διάλυμα. Πάνω σε αυτή την αναλογία βασίζεται η φλογοφασματοφωτομετρία 8

Ατομική απορρόφηση Η τεχνική της φασματοσκοπίας της ατομικής απορρόφησης χρησιμοποιείται ευρέως στη στοιχειακή ανάλυση. Συγκρινόμενο με το διάγραμμα του φασματοφωτομέτρου εκπομπής με φλόγα, αυτό περιέχει ένα επιπρόσθετο σύστημα – κλειδί που είναι απολύτως απαραίτητο: μια κύρια πηγή ακτινοβολίας. Η ακτινοβολία από την πηγή αυτή διέρχεται μέσα από ατομικούς ατμούς με αποτέλεσμα ένα μέρος της ακτινοβολίας να απορροφάται και η απορρόφηση αυτή να μετριέται στο όργανο. Οι χρησιμοποιούμενες πηγές ακτινοβολίας είναι ίδιες με το στοιχείο προς ανίχνευση ή/και μέτρηση. 9

Λυχνία κοίλης καθόδου 1/2 Η λυχνία κοίλης καθόδου αποτελείται από μία κάθοδο φτιαγμένη από το μέταλλο προς ανίχνευση και ο τρόπος λειτουργίας της είναι ο παρακάτω: Με την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος ηλεκτρόνια από την κάθοδο (-) επιταχύνονται προς την άνοδο(+). Κατά την διαδρομή τους συγκρούονται και ιονίζουν τα άτομα του ευγενούς αερίου, με το οποίο είναι γεμάτη η λυχνία, τα οποία με την σειρά τους επιταχύνονται προς την κάθοδο. 10

Λυχνία κοίλης καθόδου 2/2 Η ενέργεια αυτών των ιονισμένων σωματιδίων του ευγενούς αερίου είναι αρκετή για να αποσπάσει μερικά άτομα του μετάλλου από την επιφάνεια της καθόδου. Τα άτομα αυτά του μετάλλου διεγείρονται ενεργειακά από τις συγκρούσεις τους με τα άτομα του ευγενούς αερίου και εκπέμπουν ακτινοβολία χαρακτηριστική με αυτή του μετάλλου προς ανίχνευση 11

Τέλος Ενότητας

Σημειώματα

Σημείωμα Αναφοράς Copyright Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Αθήνας, Αρχοντούλα Χατζηλαζάρου Αρχοντούλα Χατζηλαζάρου. «Ενόργανη Χημική Ανάλυση (Θ). Ενότητα 7: Ατομική Φασματοσκοπία: Φλογοφωτομετρία». Έκδοση: 1.0. Αθήνα Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: ocp.teiath.gr.ocp.teiath.gr

Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό. Οι όροι χρήσης των έργων τρίτων επεξηγούνται στη διαφάνεια «Επεξήγηση όρων χρήσης έργων τρίτων». Τα έργα για τα οποία έχει ζητηθεί και δοθεί άδεια αναφέρονται στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί.

Επεξήγηση όρων χρήσης έργων τρίτων Δεν επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου, παρά μόνο εάν ζητηθεί εκ νέου άδεια από το δημιουργό. © διαθέσιμο με άδεια CC-BY διαθέσιμο με άδεια CC-BY-SA διαθέσιμο με άδεια CC-BY-NC-SA διαθέσιμο με άδεια CC-BY-NC Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου και η δημιουργία παραγώγων αυτού με απλή αναφορά του δημιουργού. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού, και διάθεση του έργου ή του παράγωγου αυτού με την ίδια άδεια. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού. Δεν επιτρέπεται η εμπορική χρήση του έργου. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού. και διάθεση του έργου ή του παράγωγου αυτού με την ίδια άδεια Δεν επιτρέπεται η εμπορική χρήση του έργου. διαθέσιμο με άδεια CC-BY-ND Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού. Δεν επιτρέπεται η δημιουργία παραγώγων του έργου. διαθέσιμο με άδεια CC-BY-NC-ND Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού. Δεν επιτρέπεται η εμπορική χρήση του έργου και η δημιουργία παραγώγων του. διαθέσιμο με άδεια CC0 Public Domain διαθέσιμο ως κοινό κτήμα Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου, η δημιουργία παραγώγων αυτού και η εμπορική του χρήση, χωρίς αναφορά του δημιουργού. χωρίς σήμανσηΣυνήθως δεν επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου.

Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει:  το Σημείωμα Αναφοράς  το Σημείωμα Αδειοδότησης  τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων  το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει) μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους.

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στo πλαίσιo του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθηνών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.