Univerzitet u Tuzli
Pmf Tuzla
Odsjek :
Akademska 2016/2017
Diplomski rad
Tema: Fizikalni principi atomske spektroskopije
Student : Mentor:
Sedina Hodžić
Br indeksa:
Br protokola:
Rad sadrži 50 strana
Slika 22
Tabela 2
Formula 15
Grafika i šematskih prikaza 5
Sažetak rada:
Od početka razvoja nauke najinetresantnije svakako jeste područje veze između fizike kao nauke
i hemije. Cilj i predmet ovog rada jeste upravo to da se povežu dvije kraljice prirodnih nauka
fizika i hemija. Rad se sastoji iz teoretski rečeno dva dijela jedan dio nam govori o atomskoj
spektroskopiji sa hemijske strane a drugi dio opisuje fizikalne principe atomske spektroskopije.
Atom se nedugo smatrao kao najsitnije čestica nekog elementa.Međutim razvojem tehnike i
tehnologije ustanovljeno je da se atom sastoji iz još sitnijih čestica. Počevši od podjele atoma u
nauci se desio veliki procvat. Atomska spetkroskopija predstavlja dakle možemo slobodno reći
posebnu nauku koja se bavi proučavanje elektromagnetnog zračenja materije. Dakle dijeli se na
apsorpcionu i emisionu. Svaku od ovih podjela mi smo obradili kao posebnu temu. Na kraju
rada dat je zaključak i literatura koju smo koristili u ovom radu.
Ključne riječi:
Atom, spektroskopija, emisija, apsorpcija, hemija i fizika
Summary
From the beginning of the development of science, the most intriguing is certainly the area of
the relationship between physics, science and chemistry. The aim and object of this paper is to
connect two queens of natural science of physics and chemistry. The paper consists of
theoretically speaking two parts one part tells us about atomic spectroscopy from the chemical
side and the other part describes the physical principles of atomic spectroscopy.
The atom was soon considered the weakest particle of an element. However, with the
development of technology and technology, it was found that the atom consists of even smaller
particles. Starting from the division of the atom into science, there was a great boom. Atomic
spetcroscopy is therefore a free science of the science of electromagnetic radiation of matter. So
it is divided into absorption and emission. We treated each of these divisions as a separate topic.
At the end of the paper, the conclusion and literature we used in this paper are given.
Key words
: atom, spectroscopy, emission, absorption, chemistry and physics
1.
Uvod
Atomska apsorpciona spektroskopija (AAS) je spektroanalitička procedura za kvalitativno i
kvantitativno određivanje hemijskih elementa koristeći apsorpciju optičke radijacije (svijetlosti)
slobodnim atomima u gasnom stanu. U analitičkoj hemiji ova tehnika se koristi za određivanje
koncentracije pojedinog elementa (analita) u analiziranom uzorku. AAS se može koristiti za
određivanje preko 70 različitih elemenata i rastvoru ili direktno u čvrstim uzorcima.
Atomska
apsorpcijska spektrometrija
osniva se na apsorpciji vidljivog ili ultraljubičastoga zračenja valnih
duljina od 190 do 860 nm koje prolazi kroz sloj slobodnih atoma u nepobuđenom, osnovnom
stanju. Slobodni atomi tvore tzv. atomsku paru, koja nastaje atomizacijom u plamenu ili
elektrotermičkom atomizacijom pri temperaturi od 1000 do 3000 K. Kada elektromagnetsko
zračenje, karakteristično za prijelaze elektrona u vanjskim atomskim orbitalama nekog elementa,
prolazi kroz atomsku paru, dio će se zračenja određenih frekvencija apsorbirati, a to će dati
prepoznatljiv spektar tog elementa. Širina apsorpcijskih linija strogo je određena energetskim
razinama elektrona u atomu i iznosi oko 0,005 nm. Izvor zračenja obično je šuplja katoda, koja
daje linijski spektar elementa od kojega je načinjena elektroda, odn. njezina površina.
Apsorpcijska atomska spektrometrija najšire je primjenjivana tehnika za kvantitativno
određivanje metala u tragovima u širokom rasponu tvari (prašina, hrana, površinske vode).
Atomska emisijska spektrometrija
služi se različitim načinima pobude atoma; kada je sredstvo
pobude plamen, naziva se
plameno-emisijska spektrometrija.
Toplinska energija oslobođena
izgaranjem goriva prevodi atome uzorka, unesenog u spektrometar u obliku aerosola, u slobodne
atome u pobuđenom stanju. Dio pobuđenih atoma gubi energiju pobuđenog stanja u sudaru s
drugim česticama, a dio se vraća u osnovno stanje emitiranjem elektromagnetskog zračenja.
Valna duljina emitiranog zračenja određuje narav dotičnih atoma. Emisijska atomska
spektrometrija često se primjenjuje za određivanje alkalijskih i zemnoalkalijskih metala u
kliničkoj dijagnostici, te za analizu bioloških i poljoprivrednih uzoraka.
nuklerna, pa je u medicini NMR otada poznat pod skraćenim nazivom magnetna rezonancija [1-
7].
3. Atomski spektri (Emisioni i apsorpcioni)
Atomi u energetski osnovnom stanju (Me) mogu da prime određen iznos energije (hν) i da pri
tom pređu u određeno energetski više stanje, tzv. ekscitovano stanje (Me*).
Me + h*ν↔Me*
Količina energije koja može da izazove prelaz atoma u ekscitovano stanje zavisi od elektronske
strukture atoma u osnovnom stanju, odnosno od vrste elementa.
Ako se kroz paru atoma u osnovnom stanju nekog elementa propuštaju elektromagnetni zraci,
koji imaju upravo onoliku energiju koja je potrebna za izazivanje ekscitacije atoma
(elektromagnetni zraci rezonantne talasne dužine), doći će do apsorpcije ovih zraka. U
ekscitovanom stanju atomi ostaju oko 10-8 sekundi, nakon čega se ponovo vraćaju u osnovno
stanje, oslobađajući se viška energije delimično (preko sudara) kao toplotne energije, a
delimično u vidu elektromagnetnog zračenja u okolni prostor. Veličina apsorpcije, tj. smanjenje
iztenziteta propuštene svijetlosti rezonantne talasne dužine, zavisiće od broja atoma u osnovnom
stanju – „atomskoj pari“ – što je i osnova za primjenu atomske apsorpcije u analitičke svrhe.
2
4. Širina rezonantne i atomske apsorpcione linije
Između zakonitosti apsorpcije svetlosti molekula i atoma postoji velika sličnost ali se za merenje
atomske apsorpcije ne mogu primjeniti uobičajeni spektrofotometri bez prethodnih izmjena.
Uzrok ovome je razlika između dva spektra. Širina molekularne apsorpcione linije je za
nekoliko reda veličine veća od širine atomske apsorpcione linije. Zato se kod mjerenja
molekularne apsorpcije postižu zadovoljavajući rezultati primjenom spektrofotometara sa
kontinualnim izvorom svijetlosti čiji se svijetlosni zraci razlažu pomoću monohromatora.
Da bi se mogla mjeriti atomska apsorpcija, spektrofotometri moraju imati
izvor rezonantnog
elektromagnetnog zračenja
, čija je širina linije reda veličine kao što je širina apsorpcione linije
atoma. Taj zahtijev ispunjava jedino
rezonantna linija iz emisionog spektra datog elementa
.
Rezonantne linije atomskih emisionih spektara nisu geometrijske linije, već imaju oblik sličan
Gauss-ovoj krivi raspodele sa određenim maksimumom intenziteta i polutalasnom širinom
2
Elci L, Kartal AA, Soylak M. Solid Phase Extraction Method for the Determination of Iron, Lead and Chromium
by Atomic Absorption Spectrometry Using Amberite XAD-2000 Column in Various Water Samples.
J Hazard
Mater
, 2008, 153,454- 461.
