Качественный анализ

Как уже отмечалось ранее, качественный спектральный анализ атомно-эмиссионным методом основан на характеристичности спектров излучения атомов элементов. Изучение спектров можно осуществлять визуально (в видимой области – 400-760 нм) с помощью стилоскопов, либо после фотографирования их на спектрографе.

При качественном анализе можно решать задачи двух типов: либо установления наличия каких-то определенных элементов в пробе, либо определение всех предполагаемых элементов, содержащихся в пробе неизвестного состава. В первом случае находят аналитические линии определяемых элементов в спектре пробы и идентифицируют их по индивидуальным спектрам предполагаемых элементов в таблицах спектральных линий.

При полном качественном анализе сначала строят дисперсионную кривую используемого спектрального прибора, характеризующую распределение наблюдаемых аналитических линий в спектре по длинам волн.

В видимой области спектра анализ можно проводить с помощью стилоскопа, в окуляре которого просматривают характерные аналитические линии элементов. Сначала по аналитическим линиям индивидуальных элементов в виде твердофазных соединений строят дисперсионную кривую стилоскопа в координатах n = f (l), где n – число делений на барабане, связанном с поворотом диспергирующей призмы, а l – длина волны наблюдаемой при этом спектральной линии. Для постороения дисперсионной кривой (рис. 2.3) выбирают такие элементы, аналитические линии которых равномерно распределены по всей видимой области (например, Ca, Zn, Cu, Na, Li). Затем просматривают спектр пробы, отмечают значения на барабане при наблюдении аналитических линий и по дисперсионной кривой находят ориентировочные значения их длин волн. Далее проводят идентификацию наблюдаемых линий по таблицам спектральных линий и более точно проверяют наличие предполагаемых элементов по наблюдению тех же линий в спектрах заведомо известных индивидуальных элементов.

Рисунок 2.3 – Дисперсионная кривая стилоскопа

Широкое распространение получил фотографический метод качественного анализа с помощью спектра железа. Сущность этого метода сводится к следующему. Сначала с помощью спектрографа фотографируют на фотопластинке в стык по длинам волн спектры нескольких элементов (обычно Cu, Al, Li или Zn, Al, Li) для построения дисперсионной кривой спектрографа. По аналитическим линиям в спектре выбранных элементов в интервале 250–520 нм строят дисперсионную кривую в координатах l = f (λ) (рис. 2.4), где l -это расстояние от реперной линии (мм) на фотопластинке до известной аналитической линии в спектре каждого из выбранных элементов. В качестве реперной линии можно использовать любую достаточно интенсивную длинноволновую аналитическую линию, условно принимаемую за нулевую, например линию Cu 5218 Å. Затем также в стык по длинам волн на фотопластинку фотографируют спектры пробы и железа. Измерив расстояние от реперной линии до искомой, по дисперсионной кривой ориентировочно определяют длину волны искомой линии. Реперной линией может быть та же, что и при построении дисперсионной кривой (если в пробу вводят «элемент-репер»), либо одна из линий в спектре железа, используемая с соответствующей поправкой относительно реперной линии на дисперсионной кривой. По ориентировочному значению длины волны искомой линии выбирают соответствующую ей карту-планшет со спектром железа, на фоне которого даны аналитические линии других элементов с указанием длин волн (см. рис. 2.5). Совмещая на спектропроекторе проекцию спектра железа фотопластинки с тем же участком спектра железа на планшете, устанавливают с какой аналитической линией совместится искомая линия. Так определяют точно длину волны искомой линии и ее принадлежность к соответствующему элементу.

Рисунок 2.4 – Дисперсионная кривая спектрографа

Ограниченный качественный анализ по спектрам сравнения элементов. На фотопластинку фотографируют в стык по длинам волн несколько комбинаций спектров. В середине каждой комбинации спектр одной и той же анализируемой пробы, а сверху и снизу – спектры элементов, которые могут содержаться в пробе. При просмотре спектров на спектропроекторе устанавливают наличие в пробе тех элементов, аналитические линии которых продолжаются в спектре пробы.

Рисунок 2.5 – Идентификация элемента (Mn) в спектре пробы при совмещении спектров железа на проекции фотопластинки с тем же участком спектра железа на планшете (совмещенные спектры железа на рисунке не показаны)