Тема 2.3. Определение микроэлементов и тяжелых металлов в почве и зерне на атомно-абсорбционном спектрофотометре.

Атомно-абсорбционный спектральный анализ (ААС) основан на измерении поглощения света свободными атомами определяемого элемента при прохождении света через атомный пар исследуемой пробы. Свободные атомы элементов, находящиеся в невозбужденном, стабильном состоянии в слое нагретого газа, способны селективно поглощать свет, переходя при этом в возбужденное состояние. Величина светопоглощения (абсорбции) зависит от концентрации определяемого элемента.

Основное преимущество метода атомно-абсорбционной спектрофотометрии перед атомно-эмиссонными методами заключается в исключительно высокой селективности определения отдельных элементов и в практически полном отсутствии спектральных помех. Это связано с тем, что свободные атомы поглощают свет только определенных, характерных для каждого элемента длин волн, называемых резонансными. В отличие от эмиссионных спектров, наложение друг на друга (интерференция) резонансных абсорбционных линий различных химических элементов практически отсутствует. Высокая воспроизводимость результатов при работе атомно-абсорбционным методом связана с тем, что при температурах свыше 2000°С, используемых в атомизаторах, отношение числа атомов, находящихся в возбужденном состоянии, к числу атомов в основном невозбужденном состоянии очень мало, т.е. число атомов, способных поглощать резонансные линии при условии полной атомизации соединений, практически равно общему числу атомов определяемого элемента. Кроме того, в отличие от эмиссионного спектрального анализа, где небольшие колебания температуры значительно изменяют концентрацию возбужденных атомов, в атомно-абсорбционном методе число атомов, способных поглощать энергию первичного источника излучения, мало изменяется с температурой, что также способствует повышению воспроизводимости анализа.

Недостатком атомно-абсорбционной спектрофотометрии, по сравнению с атомно-эмиссионными методами (в первую очередь, с АЭС-ИСП), является невозможность проведения одновременного многоэлементного анализа, так как переход от определения одного элемента к определению другого требует повторной настройки и калибровки прибора. Хотя современные приборы способны выполнять последовательное определение нескольких элементов в автоматическом режиме, такой анализ занимает много времени.

В настоящее время методы атомно-эмиссионного и атомно-абсорбционного анализов продолжают развиваться. Во многих случаях одни и те же задачи химического анализа почв могут быть решены обоими методами. Однако если главным преимуществом метода АЭС-ИСП является возможность быстрого выполнения многоэлементного анализа, то метод ААС обеспечивает получение более достоверных результатов. На рисунке приведена принципиальная схема двухлучевого атомно-абсорбционного спектрофотометра.

Световое излучение, соответствующее резонансной длине волны определяемого элемента, излучается лампой 1. С помощью модулятора 2, представляющего собой вращающееся секторное зеркало, световой поток делится на два луча. Луч 5 проходит через атомизатор 4 (горелку или графитовую кювету), где частично поглощается атомами определяемого элемента. Луч сравнения 6 минует атомизатор. Через рекомбинатор лучей 3 и монохроматор 7, выделяющий нужную спектральную линию, на фотоумножитель 8 попеременно, с частотой модуляции попадает либо луч 5, несущий аналитический сигнал, либо луч сравнения 6. При равенстве интенсивностей обоих лучей на выходе усилителя сигнал не появляется. При появлении в атомизаторе атомов определяемого элемента происходит поглощение части светового потока, и на выходе усилителя появляется сигнал разбалансировки, равный разнице интенсивностей лучей 5 и 6. Данный сигнал и служит истинной мерой поглощения.

При случайных колебаниях интенсивности излучения, не зависимой от концентрации атомов определяемого элемента, разбалансировки сигналов от обоих лучей не возникает, поэтому двухлучевые приборы обладают большей воспроизводимостью, нежели более простые и дешевые однолучевые приборы, где все излучение лампы проходит через атомизатор. Однако вследствие этого в однолучевых приборах можно достичь более высокой чувствительности определения. В качестве источников света в атомно-абсорбционных спектрофотометрах чаще всего применяют лампы с полым катодом или безэлектродные газоразрядные лампы, излучающие свет, соответствующий резонансной длине волны определяемого элемента. К лампам предъявляются следующие требования: излучение лампы должно быть ярким и стабильным во времени, быть свободным от излучения посторонних спектральных линий и иметь длительный срок службы. Чтобы эти требования выполнялись, полый катод изготавливают из металла высокой чистоты и подают на лампу высокостаби- лизированное напряжение.

Существует несколько вариантов атомно-абсорбционного метода, различающихся по способу атомизации пробы. Каждый из этих вариантов имеет свои области применения, в сумме превращая данный метод в универсальный, давая возможность определять различные элементы с разной чувствительностью, как в жидких, так и в твердых пробах.

При пламенной атомизации жидкую пробу распыляют в пламя газовой горелки. Данный вариант метода используется чаше всего. Обладая худшей чувствительностью, чем АЭС-ИСП, метод пламенной атомной абсорбции отличается простотой оборудования, высокой воспроизводимостью результатов и высокой скоростью выполнения определений (в случае одноэлементного анализа). Горелка обычно объединена в единый блок с распылителем. Для достижения наилучшей чувствительности и воспроизводимости жидкая проба должна быть превращена в мелкодисперсный аэрозоль и распылена в пламени. Для этого на пути потока анализируемого раствора помещают спойлер 10 или отражательный шарик. Наилучшие результаты получаются в горелках с предварительным смешиванием газов, в результате чего получается пламя со стабильными характеристиками. Чтобы увеличить поглощение света атомами определяемого элемента, насадки горелок имеют вытянутую вдоль оптической оси форму.

Непламенная атомизация может быть осуществлена в нагреваемых электрическим током графитовых кюветах, куда помещается маленькая (5-20 мкл) алик- вота пробы. Графитовая кювета представляет собой открытую с обоих концов трубку, изготовленную из высокочистого графита. Подбор оптимальных условий нагрева позволяет добиться очень высокой чувствительности определения многих элементов, в том числе трудноатомизируемых в пламени. Атомно-абсорбционная спектрофотометрия с электротермической атомизацией в графитовых кюветах является одним из самых высокочувствительных и высокоточных методов количественного определения в почве большого набора химических элементов. Еще одним из достоинств этого метода является низкий расход пробы, недостатком - низкая скорость выполнения анализа. В современных приборах, работающих в полностью автоматическом режиме без участия оператора, этот недостаток не является критическим.

Существуют специальные беспламенные атомно-абсорбционные методы для определения таких элементов, как ртуть, бор и мышьяк. В этом случае проба подвергается химической обработке, в ходе которой образуются либо пары атомарной ртути, непосредственно поглощающие свет, либо летучие гидриды бора или мышьяка, которые при термическом разложении дают атомы анализируемых элементов. Чувствительность непламенных методов определения этих и некоторых других элементов значительно превосходит чувствительность пламенного метода. Однако эти методы менее производительны, чем методы атомно-эмиссионной спектрофотометрии, так как требуют дополнительных операций при анализе. Порядок работы па атомпо-абсорбциоппом спектрофотометре с пламенным атомизатором. Перед включением прибора в сеть необходимо убедиться в исправности электрических цепей и газовых линий. Затем в держатель ламп вставляют необходимую для определяемого элемента лампу с полым катодом. Включают прибор в сеть, устанавливают нужную длину волны , подают напряжение на лампу с полым катодом.

Производят настройку оптической части прибора, регулируя положение лампы и точно подстраивая длину волны, добиваются максимального сигнала на индикаторном приборе. После этого производят настройку электронной части прибора. Устанавливают ток лампы, ширину щели, ограничивающей спектральный диапазон света, попадающего на фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), усиление или напряжение на ФЭУ. Необходимо помнить, что высокая чувствительность определения элементов достигается при малом токе лампы и при малой ширине щели. Хорошее отношение сигнал/шум получают при низком напряжении на ФЭУ и при малом коэффициенте усиления. Варьируя значения перечисленных параметров, добиваются такой настройки прибора, при которой чувствительность определения будет достаточной для работы в заданном диапазоне концентраций, а уровень шумов не будет оказывать на результаты определения заметного влияния.

Перед зажиганием пламени, калибровкой и проведением измерений однолу- чевой прибор должен прогреваться в течение не менее 30 минут, для двухлуче- вых приборов достаточно прогрева в течение 10-15 минут. Затем включают воздушный компрессор. Устанавливают необходимое давление и расход воздуха и только после этого открывают баллон с горючим газом. Смесь газа с воздухом зажигают и окончательно устанавливают необходимый режим горения пламени. В течение 5-10 мин распыляют в горелку дистиллированную воду или экстрагирующий раствор, использующийся для получения анализируемых вытяжек из почв (нулевой раствор, blank), после чего устанавливают на нуль показания прибора. Распыляя один из стандартных растворов, оптимизируют параметры определения для получения максимальной чувствительности, варьируя положение головки горелки, расход газовой смеси, режим усиления. Некоторые особенности имеет эксплуатация спектрофотометров, предусматривающих работу с пламенем оксид диазота (N20, закись азота) - ацетилен. Необходимо строго придерживаться инструкции, приложенной к прибору. При несоблюдении мер по технике безопасности возможно попадание пламени во внутреннюю часть горелки и распылителя (в камеру предварительного смешения газов) и взрыв газовой смеси в этой камере. Для предотвращения этого вначале зажигают смесь воздух-ацетилен, затем, создав избыток ацетилена, с помощью специального крана переключают воздух на оксид диазота и устанавливают нужный расход этих газов. При выключении пламени снова создают избыток ацетилена, затем производят переключение подачи оксида диазота на подачу воздуха. При анализе используют только специальную горелку, предназначенную для пламени оксид диазота-ацетилен.

Измерения начинают только при хорошо настроенном приборе. При стабилизировавшемся режиме работы прибора в пламя распыляют дистиллированную воду, устанавливают нулевую точку, вводят в пламя стандартные растворы и записывают соответствующие им величины оптической плотности. По найденным значениям оптической плотности и соответствующим им значениям концентрации элемента в стандартных растворах строят калибровочный график. Вводят в пламя анализируемые растворы и регистрируют величины оптической плотности, им соответствующие. По значениям оптической плотности и калибровочному графику находят концентрации элемента.

Полное выключение спектрофотометра осуществляется в обратной последовательности. Прерывают подачу горючего газа. После того как пламя погасло, прекращают подачу сжатого воздуха, затем выключают прибор из сети. Помехи в атомно-абсорбционном анализе и их устранение. При атомно- абсорбционном анализе таких сложных по химическому составу объектов, как вытяжки из почв, часто возникают помехи, которые приводят к искажению результатов. Наибольшее влияние при анализе почв имеют химические и ионизационные помехи, а также неселективное (фоновое) светопоглощение. Химические помехи обусловлены химическими процессами, протекающими в растворе или в пламени (атомизаторе). Они возникают при образовании в пламени соединений определяемых элементов, устойчивых к атомизации. Это ведет к снижению чувствительности определения и к возникновению ошибки, если состав стандартных растворов, используемых для калибровки прибора, не соответствует составу анализируемых вытяжек или растворов.

Для устранения химических помех к анализируемым и стандартным растворам добавляют маскирующие вещества, которые реагируют с мешающими анализу компонентами и снижают тем самым химические помехи. Так, при определении кальция и магния необходимо добавлять хлорид лантана, который устраняет влияние алюминия, фосфора, кремния и серы на определение щелочноземельных металлов в пламени ацетилен-воздух. С этой же целью можно использовать более высокотемпературное пламя, в котором будут разрушаться соединения, устойчивые при более низких температурах. Ионизационные помехи возникают тогда, когда температура пламени достаточна для отрыва от нейтральных атомов электронов. При этом количество нейтральных атомов падает, что приводит к снижению чувствительности определения и к возникновению ошибки, если состав стандартных растворов, используемых для калибровки прибора, не соответствует составу анализируемых вытяжек или растворов, как и в случае химических помех. Для снижения ионизационных помех в анализируемые и стандартные растворы добавляют растворы солей лег- коионизирующихся щелочных металлов (калия или лития).

Неселективное (фоновое) поглощение света вызвано сложным составом анализируемых проб. Оно возникает при рассеянии и поглощении светового потока, поступающего от источника излучения, молекулами различных веществ и неотфильт- рованных твердых частиц пробы, а также пламенем. Фоновое поглощение характерно при анализе почв и растений. Оно увеличивается по мере уменьшения резонансных длин волн определяемых элементов и является особенно характерным при определении таких элементов, как никель, кадмий, цинк и свинец. При отсутствии учета фонового поглощения возможно сильное завышение результатов анализа. Для коррекции фонового поглощения большинство современных спектрофотометров оборудованы автоматической системой, использующей широкополосное излучение дополнительной дейтериевой или галогеновой лампы, проходящее через атомизатор совместно с излучением основного источника. Величина поглощения излучения дополнительного источника излучения вычитается из величины поглощения света основного источника. Тем самым устраняется влияние неселективного поглощения на результат анализа.

При работе на приборах, не снабженных автоматическим корректором фонового поглощения, при анализе вытяжек из почв или растворов, полученных после разложения почв или растений, необходимо использовать метод двух спектральных линий. Для учета фонового поглощения по этому методу в непосредственной близости от аналитической линии определяемого элемента подбирают линию сравнения, представляющую собой либо нерезонансную линию этого же элемента, либо линию другого элемента, практически отсутствующего в пробе.

Оптическую плотность каждого из анализируемых и стандартных растворов определяют дважды. Первый раз - при резонансной длине волны, характерной для определяемого элемента, второй раз - при дополнительной нерезонансной длине волны при аналогичных параметрах настройки прибора (напряжении на фотоумножителе, коэффициенте усиления, расходе газов). Для расчета концентрации определяемого элемента используют разность между первым и вторым определением.

Помехи, влияющие на результаты атомно-абсорбционного анализа.

Помехи, возникающие в ходе атомно-абсорбционного анализа почв и растений, можно подразделить на пять групп:

1) спектральные помехи;

2) фоновые помехи (неселективное поглощение);

3) ионизационные помехи;

4) помехи из-за различий физических свойств растворов;

5) химические помехи.

Спектральные помехи обусловлены явлением поглощения излучения не только резонансной линией определяемого элемента, но и атомами других элементов с близкой длиной волны. По сравнению с эмиссионным спектральным методом в атомно-абсорбционном анализе взаимное наложение спектральных линий элементов достаточно мало. Неселективное поглощение излучения возникает в результате светорассеяния, молекулярного поглощения, а также поглощения пламенем или ЭТА. Светорассеяние и молекулярное поглощение происходят при неполной атомизации пробы и вызываются появлением ваналитической зоне твердых частиц и молекул основного вещества пробы.

Собственное излучение ЭТА имеет спектр черного тела, для пламени характерно излучение со структурой молекулярного спектра. Для учета спектральных помех и неселективного поглощения применяют так называемый корректор фона. В качестве корректора фона обычно используют оптическую схему со вспомогательным источником сплошного спектра - дейтериевой лампой. В последнее десятилетие широкое распространение получил метод коррекции фона, основанный на эффекте расщепления спектральных линий в магнитном поле (эффект Зеемана).

Ионизационные помехи вызваны снижением количества нейтральных атомов в аналитической зоне атомизатора в результате превращения их в положительно заряженные ионы под действием температуры пламени. В этом случае интенсивность поглощения резонансного излучения существенно уменьшается. Данный вид помех имеет место при определении элементов с низкими потенциалами ионизации (щелочные и щелочноземельные элементы). Контролировать ионизацию в пламени можно путем добавления к растворам проб и стандартов избытка легкоионизируемых элементов. Обычно в качестве ионизационного буфера используют растворы солей цезия, лития и калия.

Помехи, возникающие из-за различий физических свойств растворов (вязкости, поверхностного натяжения и др.), можно контролировать, максимально сближая состав (содержание солей, концентрация растворителей) растворов проб и стандартов. При невозможности нивелировать различия в составах следует использовать метод добавок. Химические помехи обусловлены присутствием труднодиссоци- ируемых соединений определяемого элемента в аналитической зоне атомизации. В ряде случаев такие соединения могут образовываться непосредственно в пламени при распылении в него анализируемого раствора. В результате снижается количество свободных атомов, способных к поглощению резонансного излучения. Типичным проявлением химических помех является снижение абсорбции при определении в почве щелочноземельных элементов в присутствии фосфора, кремния, алюминия. Другим примером помех такого рода служит уменьшение сигнала поглощения при определении алюминия, молибдена, ванадия и др. в результате образования устойчивых окислов. Устранить влияние химических помех можно двумя путями:

1) использовать высокотемпературное пламя, энергия которого достаточно высока и способна разрушить многие устойчивые соединения и атомизировать пробу;

2) добавлять к растворам проб и стандартов маскирующие вещества, которые реагируют с мешающими элементами и снимают возможные химические помехи.

Примером служит добавление к растворам (при анализе почв, растений, вод) лантана, который при определении кальция, магния, стронция и бария устраняет депрессирующее влияние фосфора, кремния и алюминия. Позволяет снизить химические помехи и полная идентификация по составу растворов проб и стандартов. Атомно-абсорбционный метод отличается от традиционных аналитических методов простотой выполнения анализа и высокой производительностью. Он обеспечивает предел обнаружения многих элементов 0,1 - 0,01 мкг/см3 (с атомизацией в пламени) и ниже, что в большинстве случаев оказывается достаточным для применения метода в почвенно-агрохимических исследованиях.

Техника выполнения измерений

Приготовление стандартных растворов. В качестве основных стандартных растворов используют государственные стандартные образцы (ГСО) с гарантированной концентрацией элемента или комплекса элементов - 1000 мкг/см3.

Возможно приготовление стандартных растворов из окислов или солей металлов с постоянной стехиометрией.

Цинк. Навеску 1,000 г металлического цинка помещают в стакан вместимостью 100 см3 и добавляют 20 см3 раствора азотной кислоты A : 1). Растворившийся цинк количественно переносят в мерную колбу объемом 1000 см3 и доводят до метки 1%-ым раствором азотной кислоты. Полученный раствор имеет концентрацию 1000 мкг/см3 цинка.

Марганец. Навеску 4,388 г сернокислого марганца (MnS04 • 5Н20) помещают в стакан вместимостью 100 см", растворяют в бидистиллированной воде и затем количественно переносят в мерную колбу объемом 1000 см3. В колбу приливают приблизительно 500 см3 бидистиллированной воды, добавляют 82 см3 концентрированной соляной кислоты и доводят до метки бидистиллированной водой. Полученный раствор имеет концентрацию 1000 мкг/см" марганца.

Медь. Навеску 3,798 г нитрата меди (Cu(N03J ■ ЗН20) помещают в стакан вместимостью 100 см", растворяют в бидистиллированной воде и количественно переносят в мерную колбу объемом 1000 см3. Добавляют 30 см" раствора азотной кислоты A:1) и доводят до метки 1%-ым раствором азотной кислоты. Полученный раствор имеет концентрацию меди - 1000 мкг/см3.

Свинец. Навеску 1,000 г металлического свинца помещают в стакан вместимостью 100 см", растворяют в 30 см" азотной кислоты A:1) и количественно переносят в мерную колбу объемом 1000 см". Доводят до метки 1%-ым раствором азотной кислоты. Полученный раствор имеет концентрацию 1000 мкг/см3 свинца.

Кадмий. Навеску 1,142 г оксида кадмия (CdO) помещают в стакан вместимостью 100 см", растворяют в 20 см" азотной кислоты A:1) и количественно переносят в мерную колбу объемом 1000 см". Доводят объем до метки 1%-ым раствором азотной кислоты. Полученный раствор имеет концентрацию 1000 мкг/см^ кадмия.

Никель. Навеску 4,953 г нитрата никеля (Ni(N03J) помещают в стакан вместимостью 100 cmj, растворяют в бидистиллированной воде и количественно переносят в мерную колбу объемом 1000 см3, доводят объем до метки 1%-ым раствором азотной кислоты.

Кобальт. Навеску 4,769 сернокислого кобальта (CoS04 • 7Н20) помещают в стакан вместимостью 100 см3, растворяют в бидистиллированной воде и количественно переносят в мерную колбу объемом 1000 см3. Добавляют 50 см3 азотной кислоты A:1) и доводят до метки бидистиллированной водой. Полученный раствор имеет концентрацию 1000 мкг/см3 кобальта.

Железо. Навеску 8,635 г железоаммонийных квасцов (FeNH4(SO,fJ х12Н20) помещают в стакан вместимостью 100 см3, растворяют в 50 см3 8%-го раствора серной кислоты, количественно переносят в мерную колбу объемом 1000 см3 и доводят до метки бидистиллированной водой. Полученный раствор имеет концентрацию 1000 мкг/см3 железа.

Хром. Навеску 3,734 г хромата калия (К2СЮ4) помещают в стакан вместимостью 100 см3, растворяют в бидистиллированной воде, количественно переносят в мерную колбу объемом 1000 см3 и доводят до метки 1%-ым раствором соляной кислоты. Полученный раствор имеет концентрацию 1000 мкг/см3.

Основные стандартные растворы хранят в герметичной посуде из стекла или полиэтилена высокого давления на рассеянном свету. Гарантированный срок хранения основных растворов - 1 год. Промежуточные стандартные растворы элементов готовят последовательным разбавлением основных растворов в 10 и 100 раз 1%-ой азотной кислотой. Эти растворы хранят в герметичной посуде не более 1 года.

Стандартные растворы сравнения готовят из промежуточных растворов путем разбавления тем же раствором кислоты, проб. Содержание тяжелых металлов не должно выходить за пределы следующих диапазонов рабочих концентраций: для железа, цинка и марганца - 0,1 - 10; для меди - 0,05 - 5; для хрома, никеля и свинца - 0,1 - 5; для кадмия - 0,02 - 1 MKr/cMJ. В рабочих диапазонах необходимо иметь по 3 - 4 стандартных раствора сравнения. Стандартные растворы сравнения могут быть как смешанными, так и моноэлементными. Растворы с концентрацией металла от 1 до 10 MKr/cMJ хранят в герметичной посуде не более 1 месяца, растворы с концентрацией менее 1 мкг/см3 должны быть свежеприготовленными.

В качестве нулевого стандарта (бланк) используют 1%-ый раствор азотной или соляной кислоты, т.е. тот раствор, который применяли для растворения проб и разбавления растворов.

Аппаратура, реактивы, материалы

1. Государственные стандартные образцы (смешанные или моноэлементные) с концентрацией каждого элемента 1000 мкг/см3 или: цинк гранулированный по ГОСТу 4165; марганец сернокислый пятиводный по ГОСТу 435-77; медь азотнокислая трехводная по ГОСТу; свинец металлический по ТУ 6-09-3523-74; кадмий оксид по ГОСТу 11120-75; никель азотнокислый шестиводный по ГОСТу 4055-70; кобальт сернокислый по ГОСТу 4462-58; калий хромовокислый по ГОСТу 4220;

2. Колбы мерные объемом 1000 см3 по ГОСТу 1770;

3. Стаканы объемом 100 см3 по ГОСТу 25336;

4. Кислота азотная по ГОСТу 11125 «ос. ч.» раствор в бидистиллированной воде 1:1 по объему.

5. Кислота азотная по ГОСТу 11125 «ос. ч.» раствор в бидистиллированной воде с массовой долей 1%;

6. Кислота соляная по ГОСТу 14261 «ос. ч.» раствор в бидистиллированной воде с массовой долей 1%;

7. Кислота серная по ГОСТу 4204 «ос. ч.» или «х. ч.» раствор в бидистиллированной воде с массовой долей 8%;

Проведение измерений.

Подготовку атомно-абсорбционного спектрофотометра к работе, его включение и выведение на рабочий режим осуществляют в соответствии с инструкциями по эксплуатации. Особое внимание следует уделить выполнению таких моментов, как:

♦ установление требуемой силы тока (на каждой лампе с полым катодом указаны оптимальная сила тока и максимально допустимая) и прогрев источника резонансного излучения не менее 30 мин.;

♦ точная настройка монохроматора на резонансную линию по максимуму излучения при минимальной ширине щели, но проведение измерений при рекомендуемой ширине щели; используют наиболее чувствительные линии поглощения элементов со следующими длинами волн: цинк - 213,9 нм, железо - 248,3 нм, кадмий - 228,8 нм, никель - 232,0 нм, свинец - 283,3 нм, кобальт - 240,7 нм, марганец - 278 нм, медь - 324,8 нм, хром - 357,9 нм;

♦ юстировка источников резонансного и (если корректором фона служит дейтериевая лампа и в спектрофотометре отсутствует режим автокомпенсации) нерезонансного излучения;

♦ юстировка высоты горелки и ее положения относительно луча источника резонансного излучения;

♦ если в состав инструкций по эксплуатации прибора не включено «Руководство для оператора» с оптимальными аналитическими параметрами определения каждого элемента, то юстировку высоты горелки и соотношение ацетилен/воздух необходимо проводить во время прогрева горелки по максимуму абсорбции одного из стандартных растворов сравнения;

♦ прогрев включенной горелки перед началом измерений с одновременной ее промывкой бидистиллированной водой в течение 5 мин.; Техника измерений. Сначала распыляют в пламя нулевой стандарт (при экстракционном концентрировании - его экстракт) и устанавливают показания прибора на нуль. Затем в порядке возрастания концентрации измеряют абсорбцию стандартных растворов сравнения (или их экстрактов). В конце градуировки отмечают положение нулевой линии при распылении нулевого стандарта.

После окончания градуировки прибора в пламя распыляют исследуемые растворы и измеряют величину абсорбции (практически во всех моделях современных атомно-абсорбционных спектрофотометров предусмотрен режим автопостроения градуировочного графика, что позволяет получать результаты измерений как в величине абсорбции, так и в единицах концентрации). Измерение каждого раствора проводится не менее двух раз. Для проверки стабильности работы прибора через каждые 10-15 измерений исследуемых проб в пламя вводят нулевой стандарт и один из стандартных растворов сравнения. Если обнаружено отклонение от первоначально полученных значений величины абсорбции (или концентрации), то градуировку прибора проводят заново и повторно измеряют последние 10-15 проб.

При прямом определении в исследуемых растворах кадмия, свинца, никеля, кобальта и хрома необходимо обязательно проводить коррекцию фонового поглощения.

Обработка результатов.

При наличии в приборе автоматизированной системы расчета концентрации по величине абсорбции результаты можно получить в единицах концентрации. При ручной обработке данных строят график зависимости величины абсорбции от концентрации.

За окончательный результат принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений.

Аппаратура, реактивы, материалы

1. Атомно-абсорбционный спектрофотометр с пламенным вариантом атомизатора и укомплектованный источниками резонансного излучения железа, марганца, цинка, меди, кадмия, свинца, кобальта, никеля и хрома (лампами с полым катодом, безэлектродными разрядными лампами).

2. Компрессор воздушный, соответствующий требованиям технической инструкции для атомно-абсорбционного спектрофотометра, или сжатый воздух в баллонах.

3. Ацетилен растворенный и газообразный технический по ГОСТу 2457 в баллонах.

Определение содержания цинка в почве атомно-абсорбционным методом

Метод основан на извлечении соединений элемента из почвы и измерении поглощения электромагнитного резонансного излучения свободными атомами цинка. Содержание подвижного цинка в большинстве используемых вытяжек определяют атомно-абсорбционным методом напрямую в пламени ацетилен - воздух. Техника проведения измерений и подготовки стандартных растворов сравнения приведена в разделе I, При определении цинка в вытяжке 1 М раствора KCI из-за высокой концентрации соли нарушается нормальное распыление раствора и горение пламени. Для устранения указанного явления необходимо предварительно разбавить вытяжку, использовать трехщелевую горелку на атомно-абсорбционном спектрофотометре и учитывать неселективное поглощение с помощью корректора фона. Методика определения подвижных соединений цинка, извлекаемых из почвы ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН 4,8 и последующим атомно-абсорбционным и фотометрическим дитизоновым окончанием утверждена в качестве Государственного стандарта РФ. Определение содержания меди в почве атомно-абсорбционным методом

Метод основан на извлечении из почвы соединений элемента и измерении поглощения электромагнитного резонансного излучения свободными атомами меди. Содержание подвижной меди в большинстве используемых вытяжек определяют атомно-абсорбционным методом напрямую в пламени ацетилен-воздух. Методика определения подвижных соединений меди, извлекаемых из почвы ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН 4,8 (по Крупскому и Александровой), а так же 1 М раствором соляной кислоты (по Пейве-Ринькису) и последующим атомно-абсорбционным (прямым и экстракционным) и фотометрическим (с диэтилдитиокарбаматом свинца) окончанием утверждена в качестве Государственного стандарта РФ.

Определение содержания марганца в почве атомно-абсорбционным методом

Метод основан на извлечении соединений элемента из почвы и измерении поглощения электромагнитного резонансного излучения свободными атомами марганца. Содержание подвижного марганца в большинстве используемых вытяжек определяют атомно-абсорбционным методом напрямую в пламени ацетилен - воздух. Методика определения подвижных соединений марганца, извлекаемых из почвы ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН 4,8 (по Крупскому и Александровой), а также 0,1 М раствором 1/2 H2S04 (по Пейве-Ринькису) и последующим атомно-абсорбционным и фотометрическим (с формальдоксимом) окончанием утверждена в качестве Государственного стандарта РФ.

При определении марганца по Крупскому и Александровой из карбонатных почв по стандартизованной методике на каждые 10 см3 почвенной вытяжки, контрольного раствора и растворов сравнения добавляют по 1 капле насыщенного раствора хлористого стронция. Приготовление насыщенного раствора хлористого стронция - 100 г стронция хлористого шестиводного (по ГОСТу 4140) растворяют при нагревании в 100 см3 дистиллированной воды.

По результатам выездной экскурсии и проведенного мастер-класса магистранты выполняют отчет в форме эссе.