ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ Atomik Absorpsiyon Spektroskopisi Yrd. Doç. Dr. Gökçe MEREY
GİRİŞ Esası: Temel düzeydeki element atomlarının UV-Görünür bölgedeki monokromatik ışınları Lambert-Beer yasasına göre (A=εbc) absorplaması ilkesine dayanmaktadır. Nitel analiz: Atomların absorpladıkları ışığın dalga boyu element türü için karakteristiktir. Nicel Analiz: Farklı derişimlerdeki bir dizi analit çözeltileri için okunan A değerlerinin derişime karşı grafiğe geçirilmesiyle elde edilen kalibrasyon grafiğinden yararlanılarak yapılır.
AAS BİLEŞENLERİ Atomik absorpsiyon spektrofotometrelerinin en önemli bileşenleri: Işık kaynağı: Analiz elementinin absorplayacağı ışımayı yapar. Atomlaştırıcı: Örnek çözeltisi atomik buhar haline getirilir. Monokromatör: Çalışılan dalga boyu diğer dalga boylarından ayrılır Dedektör: Işık şiddeti ölçülür. Işık Kaynağı Atomlaştırıcı Monokromatör Dedektör Kaydedici
IŞIK KAYNAKLARI Oyuk katot lambaları: Düşük basınçta neon veya argon gibi bir asal gazla doldurulmuş silindir biçiminde lambalardır. Katot, oyuk bir silindir şeklindedir ve analiz elementinden yapılmıştır. Anot ise tungsten veya nikelden yapılmış bir teldir. Anot ile katot arasına 100-400 voltluk bir gerilim uygulandığında lamba içindeki asal gaz atomları iyonlaşır. Oluşan iyonlar katoda çarparak yüzeydeki metal atomlarını koparır ve uyarırlar. Uyarılan atomlar temel enerji düzeyine dönerken katot elementine özgü dalga boyundaki ışımayı yayarlar.
IŞIK KAYNAKLARI Elektrotsuz boşalım lambaları: As, Se, Sb gibi uçucu ve küçük dalga boylarında absorpsiyon ve emisyon yapabilen elementler için geliştirilmişlerdir. Bunlarda 1-2 cm boyunda ve 5-10 mm çapındaki bir kuartz tüpe düşük basınçta argon gazı ile analiz elementinin 1-2 mg ı konmuştur; kuartz tüpün dış çeperleri ile temastaki elektrotlar arasına 200 watt lık bir güç uygulama ile uyarma sağlanır.
ATOMLAŞTIRICILAR Atomik absorpsiyon spektrofotometrelerinde atomlaştırıcı (absorpsiyon hücresi), örnekteki iyonlardan ve moleküllerden, analizi yapılacak elementin temel düzeydeki atom buharının oluşturulduğu bölümdür. İki tip atomlaştırıcı vardır: Alevli atomlaştırıcı: Örnek çözeltisi aleve haval bir sisleştirici yardımı ile püskürtülür. Alevin oluşturulması için kullanılan yakıcılar ön-karıştırmasız ve ön-karıştırmalı olmak üzere iki türdür. Elektrotermal atomlaştırıcı (Grafit fırınlar): Isıtılmaları için ayrı bir güç kaynağı gerekir ve daha pahalı sistemlerdir. Bunlarda çok küçük örnek hacimleri (5-50 μl) yeterlidir ve duyarlılık aleve oranla çok daha fazladır.
ATOMLAŞTIRICIDA KULLANILAN GAZLAR Yanıcı Yakıcı Gaz Doğalgaz Hava 0 C 1800 (Cu, Pb, Zn, Cd) Propan - Hava 1900 Hidrojen Hava 2000 Asetilen Hava 2500 (Ca, Mg) Hidrojen Oksijen 2700 Asetilen Diazotmonoksit 2800 (Al, V, Be) Asetilen Oksijen 3100 (Si)
MONOKROMATÖR Monokromatörün görevi oyuk katot lambasının yaydığı, incelenen elementin rezonans hattını diğer hatlardan ayırmaktır. DEDEKTÖR Atomik absorpsiyon spektroskopisinde ışık sinyalinin elektrik sinyaline dönüştürülmesi için, dedektör olarak fotoçoğaltıcı tüpler kullanılır. Dedektörler, alternatif akım sinyaline cevap verecek şekilde yapılmıştır.
ENGELLEMELER Kimyasal engellemeler: Atomlaştırıcılarda oluşan kimyasal tepkimelerin sonucudur. İyonlaşma engellemesi: Atomlaştırıcıdaki atomların önemli bir miktarının uygulanan sıcaklıkta iyonlaşması sonucudur. Spektral engellemeler: Atomlaştırıcıdaki iki elementin veya bir element ile çok atomlu bir türün aynı dalga boyundaki ışığı absorplaması veya yayması sonucu oluşur. Zemin engellemesi: Örnek çözeltisinde bulunan çok atomlu türlerin ışığı absorplamasının sonucudur.
AAS ile TAYİN EDİLEBİLEN ELEMENTLER
HİDRÜR OLUŞTURARAK ANALİZ Periyodik tablonun IVA, VA ve VIA gruplarında bulunan elementlerin oluşturduğu uçucu hidrürlerden yararlanılarak bu elementlerin AAS yöntemi ile analizleri yapılabilir. Analizi yapılacak elementi AsH3, BiH3, SbH3, H2Se, SnH4 gibi gaz halinde hidrürünü oluşturarak örnek çözeltisinden ayırmak birçok engellemeyi önler.