Emisiona spektralna analiza

Emisiona spektralna analiza

Emisione metode spektralne analize zasnivaju se na ispitivanju elektromegnetnog zračenje koje emituje ispitivana supstanca koja se na pogodan način pobuđuje (ekscituje).
Emisioni spektar je spektar zračenja koji nastaje spektralnim razlaganjem svetlosti koju emituje neka usijana supstanca (Slika 1). Pored emisionog spektra, postoji i apsorpcioni spektar zračenja.
Apsorpcioni i emisioni spektri nastaju od kontinualnog spektra svetlosti emitovane iz izvora kada ona prolazi kroz različite slojeve gasa. U slučaju da kontinualno zračenje prođe kroz oblak razređenog hladnog gasa, na zaklonu spektroskopa se mogu detektovati tamne linije na fonu neprekidnog spektra. One su nastale zbog apsorpcije određenih fotona od strane prisutnih atoma. S druge strane, kada se pravac prostiranja svetlosti ne poklapa sa pravcem zračenja koje dolazi od usijanog izvora, na zaklonu se detektuju emisione linije. Emisione linije iz oblaka gasa nastaju kada se pobuđeni atomi gasa vraćaju u osnovno stanje, reemitujući apsorbovanu svetlost na istim talasnim dužinama na kojima su je i apsorbovali.
Spektralne linije nastaju u prelazu između diskretnih energetskih nivoa atoma ili molekula.
Razlikuju se kontinualni i diskretni emisioni spektri.
• Kontinualni emisioni spektar emituju usijana čvrsta tela i tečnosti. To su neprekidni spektri koji se sastoje od zračenja svih talasnih dužina. Oni se ne mogu koristiti za analitička ispitivanja.
• Diskretne emisione spektre zrače samo gasovi ili pare. Diskretni spektrovi se dele na:
o linijske (atomske) emisione spektre, koje daju usijani atomi, joni gasova ili para,
o trakaste (molekulske) emisione spektre, koji nastaju kao zračenje nejonizovanih molekula gasova ili para na temperaturama nižim od temperature disocijacije molekula na atome.
Kvalitativna analiza kod emisionih metoda se zasniva na činjenici da je talasna dužina emitovanog zračenja određena strukturom atomskog omotača koji je karakterističan za svaki element. Kvantitativna analiza se zasniva na vezi između intenziteta emitovane svetlosti i broja čestica koje je emituju.

U emisionoj spektrometriji uglavnom se ispituju atomski emisioni spektri. Potrebna je mala količina uzorka, reda miligrama. Obično nije potrebna prethodna hemijska obrada uzorka. Spektralni aparati koji se koriste kod emisionih optičkih metoda moraju da sadrže neke osnovne delove bez obzira koja je metoda u pitanju. Izvor svetlosti, odnosno izvor pobuđanja i kod ovih metoda je uzorak kome je dovedena potrebna količina energije za pobuđivanje njegovih atoma (plamen, luk, varnica, ISP, lampa sa šupljom katodom).Intezitet emitovanog zračenja i broj emisionih linija, kod atomsko emisione spektrometrije (AES), zavisi od temperature upotrebljenog izvora zračenja. Plamen je najstariji izvor zračenja. Jednostavan je i ekonomski je pristupačan i najčešće se koristi prilikom određivanja alkalnih i zemnoalkalnih metala. Električni lukovi i varnice mogu da pobude gotovo sve stabilne elemente, osim onih sa izuzetno visokim energijama za pobuđivanje, kao što su azot, kiseonik, halogeni i plemeniti gasovi. Optički delovi imaju ulogu da usmere optički snop i da mu daju željeni pravac. To su razna sočiva, ogledala, a izbor materijala zavisi od spektralne oblasti. Kao disperzioni elemenat danas se, uglavnom, koristi difrakciona rešetka. Kod jednostavnijih aparata (plameni fotometar) mogu da se koriste optički filtri. Detekcija zračenja se vrši fotoelektričnim putem, pomoću fotoćelija, fotomultiplikatora, CCD kamera. Da bi se izvršila kvalitativna ili kvantitativna analiza, neophodno je izvršiti kalibraciju uređaja po talasnim dužinama.