Спектральные методы анализа
Методы атомного спектрального анализа основаны на использовании спектров испускания (эмиссии) и спектров поглощения (абсорбции) атомов элементов, входящих в состав пробы.
В основе количественного определения элементов эмиссионными методами лежит измерение интенсивности излучения линий спектра определяемого элемента, а атомно-абсорбционными методами — величины поглощения линий спектра внешнего источника света атомами определяемого элемента, находящимися в парах пробы поглощающей ячейки.
При выполнении спектрального анализа приходится иметь дело с налагающимися в различной степени друг на друга тремя спектрами: линейчатыми, полосатыми и сплошными. Линейчатые спектры излучаются свободными атомами элементов, полосатые — молекулами и сплошные — в основном твердыми и жидкими частицами вещества. Чаще всего при спектральном анализе применяют методы, основанные на использовании линейчатых спектров.
Основными источниками света для спектрального анализа служат: -электрические дуги переменного и постоянного тока, искровой разряд, различного рода пламена и специальные лампы.
Спектр пробы содержит линии излучения как нейтральных атомов, так и ионов. Принадлежность линии к спектру атома или иона обозначается в таблицах спектральных линий числовым индексом, стоящим рядом с химическим символом элемента. Например, FeI означает, что указанную в таблицах линию излучает нейтральный атом железа, а символы FeII и FeIII и т. д. показывают, что данные линии излучают однократно, двукратно и т. д. ионизированные атомы железа.
Спектральные методы, как и другие, характеризуются в первую очередь чувствительностью, сходимостью, воспроизводимостью, точностью и производительностью, определения которых приводятся ниже.
Различают абсолютную и относительную чувствительность метода. Под абсолютной чувствительностью понимается минимальное количество данного элемента, выраженное в весовых единицах (мг, мкг), а под относительной чувствительностью — минимальная концентрация данного элемента в пробе, выраженная в процентах, которая может быть обнаружена применяемым аналитическим методом. В обоих случаях за минимальную концентрацию часто принимают такую, которая дает полезный сигнал, в 3 раза превышающий «шумы» установки (J = 3σ). Последнее определение придает понятию «чувствительность метода» статистический характер и вполне конкретное содержание.
Сходимость измерений — качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях. Сходимость спектральных методов, как правило, высокая, особенно пламенно-фотометрических и атомно-абсорбционных. Сходимость метода нельзя принимать за его воспроизводимость и точность.
Воспроизводимость измерений — качество измерений, отражающее близость результатов измерений, выполняемых в различных условиях (в различное время, в различных местах, различными методами и средствами). Воспроизводимость спектральных методов ниже, чем их сходимость. Ее так же нельзя принимать за точность метода.
Точность измерений — качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины.
Правильность измерений — качество измерений, отражающее близость к нулю систематических погрешностей в их результатах. Достижение высокой правильности спектральных методов является наиболее трудно решаемой задачей.
Точность спектральных методов удовлетворяет в большинстве случаев требованиям почвенно-агрохимического анализа, предъявляемым к определению отдельных элементов, при выполнении исследовательских и производственных работ.
Под производительностью спектральных методов понимается объем полезной информации о составе вещества, полученной за определенный промежуток времени и удовлетворяющей целям поставленных исследований. Опыт показал, что, как правило, спектральные методы анализа значительно производительнее химических.
Производительность метода в значительной мере определяется требованиями, предъявляемыми к его точности: чем выше требование к точности анализа, тем больше времени затрачивается на его выполнение. Поэтому правильный выбор метода анализа и рациональная схема его проведения возможны лишь при разумных требованиях к точности результатов.
