АТОМНО-СПЕКТРАЛЬНИЙ АНАЛІЗ

АТОМНО-СПЕКТРАЛЬНИЙ АНАЛІЗ — метод якісного і кількісного елементного аналізу, що базується на аналізі ліній спектрів, які спостерігаються при випромінюванні або поглинанні електромагнітного випромінювання вільними чи слабко зв’язаними атомами. А.-с.а. розподіляють на: атомно-емісійний спектральний аналіз, який проводять за спектрами випромінювання атомів, збуджених різноманітними способами (нагріванням, бомбардуванням прискореними частинками, електромагнітним випромінюванням тощо); атомно-абсорбційний спектральний аналіз, який здійснюється за спектрами поглинання при проходженні світла крізь атомні гази або пари; атомно-флуоресцентний аналіз, який полягає в тому, що атомарний газ або пари опромінюють резонансним випромінюванням для елемента, який визначається, і реєструють його флуоресценцію.

Спектральні лінії випромінювання чи поглинання відповідають певному квантовому переходу між рівнями енергії Eп та Eт електрона в атомі згідно із співвідношенням hv = EпEт і можуть характеризуватися енергією фотона hv, частотою v або довжиною хвилі λ = c/v. Кожен атом має свій індивідуальний набір спектральних ліній, який визначається не тільки будовою електронних оболонок даного елемента, але й зовнішніми чинниками — тиском, температурою, електричними і магнітними полями і т.п. У спектрах випромінювання спектральна лінія споcтерігається при дозволених переходах з верхніх квантових рівнів на нижні, а у спектрах поглинання — зворотним шляхом. Залежно від способу збудження атома можуть виникати окремі лінії, деякі ділянки спектра чи весь спектр у цілому. У полуменевих джерелах збудження добре збуджуються елементи з відносно низькими потенціалами іонізації — метали та деякі металоїди: бор, вуглець, частково фосфор, сірка, арсен, стибій. Спектри інших елементів збуджуються в дугах та іскрах, крім галоїдів, інертних газів, кисню, водню, тому що найбільш яскраві лінії цих елементів розміщені в частині спектра з довжиною хвилі коротше 200 нм і збуджуються вакуумним УФ.

Якісний А.-с.а. здійснюють шляхом порівняння отриманого спектра досліджуваного зразка з відомими спектральними лініями. Для цього необхідно і достатньо надійно встановити присутність у спектрі однієї лінії елемента, який визначається. Для цього використовують так звані останні лінії — такі, які останніми зникають із спектра проби при зниженні в ній концентрації даного елемента. Такий метод ідентифікації не завжди можливий, тому що на останню лінію можуть накладатися лінії інших елементів, які неможливо розділити. Може виникнути також ситуація, коли при високих концентраціях останні лінії не найбільш інтенсивні. У таких випадках необхідні додаткові дослідження з різними методами збудження та реєстрації спектрів.

Кількісний А.-с.а. здійснюється шляхом порівняння інтенсивності спектральної лінії (I1) елемента, який визначається, та інтенсивності (I2) відомої концентрації c:

I1/I2 = acb

(константи a і b визначають дослідним шляхом за допомогою не менше трьох стандартних зразків). Значення I1 і I2 визначають безпосередньо шляхом фотоелектричних вимірювань або шляхом фотометрування (вимірювання інтенсивності почорніння) лінії порівняння і лінії досліджуваного елемента.

Методи А.-с.а. дають змогу проводити елементний аналiз практично будь-яких речовин, у т.ч. металів i сплавiв, порошкових i рiдинних проб, харчових продуктiв, фармацевтичних препаратiв. Ці методи використовуються в охороні навколишнього середовища, кримiналiстицi, медицинi, геології тощо.

Зайдель А.Н. Основы спектрального анализа. — М., 1965; Ельяшевич М.А. Атомная и молекулярная спектроскопия. — М., 2001; Таблицы спектральных линий / А.Н. Зайдель, В.К. Прокофьев, С.М. Райский и др. — М., 1977.