II.9.3. Качественный анализ

Задача качественного анализа заключается в определении элементного состава анализируемых проб. Заключение о присутствии в пробе какого-либо элемента делается на основании обнаружения в спектре пробы нескольких спектральных линий с длинами волн, характерными для данного элемента. Такие линии носят название аналитических линий.

Теоретически каждая линия спектра однозначно определяет элемент, ответственный за появление этой линий. В принципе заключение о присутствии элемента можно сделать по появлению единственной спектральной линии при условии, что ее длина волны установлена с достаточной точностью. На практике, однако, точность определения длин волн ограничена фактической разрешающей способностью спектрографа, шириной спектральных линий и точностью измерения их положения. Эти факторы становятся особенно неблагоприятными в случае многолинейчатых спектров, когда возрастает вероятность «совпадения» линий различных элементов с близкими длинами волн и вследствие этого опасность принять один элемент за другой (переоткрыть элемент). Совпадение спектральных линий состоит в том, что спектральные линии с близкой длиной волны оказываются расположенными практически на одном и том же месте спектра. Наиболее значимо при этом наложение линий основных элементов пробы, так как с ростом концентрации элемента происходит быстрое увеличение числа линий в спектре. Поэтому из факта присутствия единственной линии рискованно делать вывод о том, что предполагаемый элемент присутствует в анализируемой пробе. Необходимо, чтобы в спектре проявлялось несколько аналитических линий этого элемента.

В отношении аналитических линий необходимо соблюдать два главных требования: спектральная линия должна быть достаточно чувствительной и по возможности свободной от мешающих влияний. Первому требованию обычно удовлетворяют легко возбуждаемые линии, или так называемые «последние линии». Эти спектральные линии исчезают в спектре последними, если при постоянных условиях возбуждения уменьшать концентрацию определяемого элемента в анализируемой пробе.

Другое упомянутое выше требование, согласно которому аналитические линии должны быть свободными от мешающих влияний, во многих случаях можно удовлетворить только с трудом. Помимо совпадений спектральных линий мешающее влияние могут оказывать появляющиеся в спектре полосы и сильный фон в окрестностях аналитических линий.

Совпадение спектральных линий служит основной причиной ошибок качественного анализа - пропуска и переоткрытия элементов. Переоткрытие происходит в том случае, когда спектральная линия приписывается не тому элементу. Пропуск элемента случается тогда, когда слабая аналитическая линия элемента располагается либо на фоне интенсивной (или уширенной) линии другого элемента, либо на слишком высоком спектральном фоне. Недостаточная энергия возбуждения может служить причиной слишком низкой интенсивности линий труднолетучих элементов и элементов с высоким потенциалом возбуждения.

Важной характеристикой аналитических линий и используемой методики является предел обнаружения - минимальное содержание элемента в пробе, при котором в данных условиях возбуждения и регистрации спектра эти линии наблюдаются в спектре пробы. Поэтому отсутствие спектральных линий элемента в спектре пробы еще не означает, что этого элемента в действительности там нет. При этом можно лишь сделать вывод о том, что содержание этого элемента не превышает величину предела обнаружения элемента для используемых аналитических линий.

Помимо «последних» линий в качественном анализе используются контрольные линии - аналитические линии, близкие по свойствам к «последним», но обладающие обычно несколько более низкой чувствительностью. Они используются для подтверждения присутствия элемента после его обнаружения с помощью «последних» линий.

Аналитические линии, используемые для качественного анализа, сведены в таблицы спектральных линий. В этих таблицах для каждого элемента приведены «последние» и контрольные линии и пределы их обнаружения, а также возможные мешающие линии других элементов (табл. II.1).

Для расшифровки спектра пробы и определения длины волны аналитической линии пользуются спектрами сравнения, в которых длины волн отдельных линий хорошо известны. В качестве спектра сравнения обычно используют дуговой или искровой спектр железа, который фотографируется встык выше или ниже спектра пробы. Выбор железа при этом обусловлен тем, что оно имеет богатый спектр, линии которого расположены практически во всем диапазоне оптического излучения, регистрируемого с помощью спектрографов средней дисперсии.

При этом появляется возможность с высокой точностью определить длины волн спектральных линий пробы и их принадлежность к тем или иным элементам. Для этого при расшифровке спектра используют атласы спектров железа, соответствующие данному прибору и условиям возбуждения. Фрагмент одного из листов такого атласа с диапазоном длин волн 226 - 231 нм представлен на рис. II.13.

Т а б л и ц а II.1

Дата добавления: 2015-07-11