ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Задача 2. Качественный спектральный анализ из "Практикум по спектроскопии " Выбор аналитических линий. Возможность определения состава вещества по его спектру основана на индивидуальности и аддитивности спектров химических элементов. Поэтому в принципе любая спектральная линия элемента, присутствующая в спектре излучения пробы, может служить доказательством наличия его в анализируемой пробе. [c.29] Интенсивности линий на спектрограммах могут сильно зависеть от многих факторов концентрации атомов соответствующего элемента в образце, способов возбуждения и фотографирования спектров, интенсивности в спектре излучения выбранной для анализа линии и от ряда других экспериментальных условий. При неблагоприятных условиях анализа выбранная линия может получиться на спектрограмме очень слабой или вовсе отсутствовать она может также маскироваться близкими по длине волны линиями других элементов. [c.29] Способы возбуждения спектров, и испарения пробы. Для получения достаточной чувствительности прежде всего необходимо создать оптимальные условия испарения пробы и возбуждения спектра. Это достигается рациональным выбором источника света. [c.30] Дуговые источники наиболее подходят для возбуждения большинства спектральных линий, принадлежащих нейтральным атомам. Из-за высокой температуры, развивающейся в дуговом разряде, он применим для испарения любых веществ, в том числе и наиболее тугоплавких. Спектры ионов и трудновозбудимые линии атомов некоторых элементов возбуждаются с помощью конденсированного искрового разряда. [c.30] В качественном анализе применяются как дуга постоянного тока, так и активизированная дуга переменного тока. Металлы могут анализироваться непосредственно в виде электродов дуги. Не проводящие электрический ток вещества, обычно анализируются в дуге с угольными электродами. Способы внесения их в разряд весьма разнообразны. Например, небольшая навеска 10—20 мг порошкообразной пробы помещается в углубление угольного стержня, который и является одним из электродов дуги. Вторым электродом служит также угольный стержень, конец которого имеет форму конуса. Для изготовления электродов применяются специальные, очищенные от загрязнений прокаливанием при высокой температуре, угольные стержни или спектрально чистый трафит. [c.30] Для дуги с угольными электродами существенное влияние на чувствительность анализа имеет эффект фракционной дистилляции, который приводит к тому, что линии разных элементов появляются в спектре в различные моменты времени испарения вследствие различной летучести химических соединений. На использовании этого эффекта основаны многочисленные методики искусственного повышения чувствительности анализа. Неучет его может повести к заметной потере чувствительности. [c.30] Выбор спектрографа. Выбор типа спектрографа определяется спектральной областью, в которой располагаются аналитические линии, и степенью сложности спектра исследуемой пробы (см. введение). Спектрографы средней дисперсии ИСП-22, ИСП-28, ИСП-30 охватывают широкий диапазон длин волн от 200 до 700 нм, где располагаются последние линии большинства химических элементов. Поэтому они применяются для анализа многих металлов, сплавов и образцов минерального происхождения, спектры которых не отличаются особой сложностью. Образцы, содержащие переходные элементы и обладающие многолинейчатыми спектрами, анализируются с помощью спектрографов высокой дисперсии ДФС-13, ДФС-8, СТЭ-1 и др. Так как отношение интенсивности линии к интенсивности сплошного фона согласно (1.16) и (1.17) растет с увеличением дисперсии, применение таких спектрографов приводит к повышению относительной чувствительности анализов. [c.31] Выбор методики анализа. В зависимости от цели работы в качественном спектральном анализе могут решаться две различные задачи. Первая из них — частичный анализ, или анализ на заданные элементы. Вторая задача — полный качественный анализ. [c.31] При анализе на заданные элементы нужно выяснить, присутствуют ли в исследуемом образце вполне определенные химические элементы. Для решения этой задачи на спектрограмме разыскиваются линии заданных к определению элементов. При полном качественном анализе решается обратная задача — по линиям, зарегистрированным на спектрограмме, нужно узнать, какие химические элементы входят в состав исследуемого образца. [c.31] Условия проведения анализа — аналитические линии, способы испарения пробы и возбуждения спектра, тип спектрографа и техника получения спектрограмм — в своей совокупности составляют методику анализа. Во многих случаях в зависимости от объема предварительных сведений о пробе методику анализа можно-выбрать заранее. [c.31] Устройство установки. Экспериментальная установка (рис. 11) состоит из кварцевого спектрографа , трехлинзового конденсора. [c.31] Линзы 3, 5, 6 образуют трехлинзовый конденсор. Линзы 3 0—75 мм) и 5 (/=150 мм) размещаются на оптическом рельсе. [c.33] Дуговой разряд возбуждается с помощью генератора активизированной дуги переменного тока. Принципиальная электрическая схема генератора приведена на рис. 1. При включении кнопки /(9 напряжение на концах вторичной обмотки высоковольтного трансформатора 1 (3 кВ) оказывается больше пробивного напряжения вспомогательного разрядника 3. В результате его пробоя конденсатор 7 ( i 0,003 мкФ) разряжается на первичную катушку высокочастотного трансформатора 2. Со вторичной катушки этого трансформатора напряжение (30 кВ) высокой частоты попадает на электроды дуги. Промежуток 4 между ними периодически (с частотой 50—100 с ) пробивается — активизируется к прохождению через него переменного тока электрической сети. Сила тока в дуге регулируется реостатом 6 и контролируется амперметром 9. При выполнении задачи она устанавливается равной 4— 5 А. [c.34] Работа с установкой. Приступая к работе со спектральной установкой, прежде всего необходимо правильно разместить источник света на оптической оси спектрографа и отъюстировать оптическую систему освещения щели. Сначала следует установить источник. Дуговой штатив помещается в конце оптического рельса и зажигается дуга между железными электродами (конденсоры 3 и 5 нужно предварительно снять с рельса). При широко открытой щели наблюдают сквозь прорезь в кассетной части спектрографа его объектив и призму. Наблюдения ведутся в крайней правой части прорези в районе участка видимого спектра. Положение электродов уточняется так, чтобы изображение горящей дуги наблюдалось почти в центре призмы (несколько правее его). Затем на рельсе устанавливаются конденсорные линзы 3 и 5, которые с помощью установочных винтов на их оправах поочередно центрируются на оптической оси так же, как это делается в задаче 1. При этом нужно пользоваться штриховым перекрестием на крышке щели, совмещая с ним центр изображения дуги. Окончательные расстояния линз и дуги от щели указаны на рис. 12. [c.34] Расстояние между электродами устанавливается таким, чтобы изображение межэлектродного промежутка на экране диафрагмы 4 было несколько больше 5 мм причем в отверстие диафрагмы не должны попадать изображения раскаленных концов электродов. Фотографирование спектров всех образцов можно делать с одним и тем же отверстием диафрагмы — 5 мм (то же относится к задаче 3). [c.34] При испарении тонкого слоя исследуемого вещества с торца угольного электрода время свечения ее паров очень мало. Поэтому установку расстояния между электродами нужно проводить до включения дуги с помощью устройства для теневой проекции, имеющегоея на дуговом штативе и еостоящего из лампочки накаливания, поворотной призмы и линзы, не показанных на рис. И. [c.34] Фокусировка спектрографа в данной задаче производится только изменением угла поворота кассетной части. При различных углах поворота делают несколько снимков спектра железа. По резкости линий в крайних участках спектрограммы выбирается лучший угол, при котором и ведутся все дальнейшие съемки. Если в задаче используются спектрографы типов ИСП-30, СТЭ-1, фокусировку кассетной части проводить не нужно. [c.35] Ширина спектральной щели при фокусировке и при фотографировании спектров образцов устанавливается равной 0,005 Н-0,01 мм. Рабочая высота щели ограничивается с помощью передвижной диафрагмы 7 (диафрагма Гартмана), расположенной перед щелью. Все спектры на пластинке, предназначенной для расшифровки, фотографируются при неизменном положении кассеты, но при разных положениях гартмановской диафрагмы. Для анализов могут применяться как ступенчатая диафрагма, так и имеющая косой вырез (рис. 10). В последнем случае диафрагму от рнимка к снимку передвигают немного меньше, чем на одно деление с тем, чтобы спектры соприкасались или слегка накладывались. Расшифровка спектров, далеко отстоящих друг от друга, трудна и сопряжена с возможностью ощибок в анализе. [c.35] Спектрограф ИСП-22 не имеет специального затвора, поэтому экспонировать рабочую фотопластинку нужно либо путем включения и выключения дугового генератора, либо при помощи крышки щели. Ни в коем случае нельзя использовать для этого шторку кассеты, так как может произойти смещение спектров. [c.35] Время экспозиции определяется экспериментально по результатам съемок пробной фотопластинки. Для этого фотографируют серию спектров образца, для которого определяется экспозиция с различными выдержками, отличающимися в 2—2,5 раза например 1, 2, 5, 10, 20,. .. с. По ним выбирается лучшее время экспозиции. На спектрограмме анализируемой пробы должен появляться еле заметный фон непрерывного спектра. Для железа достаточно меньшей выдержки, при которой появляются лишь наиболее сильные линии. Спектры основного элемента пробы или угольных электродов фотографируются с выдержками, при которых их линии немного ярче, чем аналогичные линии в спектре пробы. [c.35] Вернуться к основной статье