Применение методов эмиссионной спектроскопии в анализе

Определение примесей металлов методом трех эталонов

После фотографирования спектров трех эталонов и анализируемых образцов необходимо с помощью атласов спектра железа найти линии определяемых примесей и линии сравнения к ним. Так как интенсивность спектральных линий зависит от концентрации примесей и пропорциональна их почернению на фотопластинке, с помощью микрофотометра измеряют относительное почернение S для каждой примеси в эталонах и образцах. По известной концентрации примеси в эталонах строят график зависимости S определяемой примеси от логарифма концентрации. По этому графику определяют концентрацию примеси в исследуемом образце.

А) Получение спектров эталонов и образцов в дуге переменного тока

Оборудование и реагенты

Спектрограф.

Генератор дуги переменного тока.

Фотопластинки.

Комплект эталонов и анализируемый образец (данные об эталонах представлены в табл. 9.6).

Таблица 9.6

Данные об эталонах.

Описание определения

Необходимо получить (или иметь готовые) спектры эталонов и анализируемых образцов. В качестве источника возбуждения применяют дугу переменного тока.

Условия фотографирования спектров: щель спектрографа — 12 мкм, сила тока — 4 А, промежуточная диафрагма — диаметром 3,2 см, расстояние между электродами — 2 мм. Экспозиция — 10 с, время обжига — 10 с. Первым снимается спектр железа, затем эталоны и образец. Нижний электрод — эталон или образец, верхний — чистое железо. Электроды перед съемкой должны быть заточены от окалины с помощью напильника и наждачной бумаги. Эталоны и образцы фотографируются по три раза.

Меры предосторожности

• 1. При работе с дуговым генератором проверить надежность заземления спектрографа и генератора.
• 2. При фотографировании спектров стоять следует на резиновом коврике.
• 3. Во время горения дуги не открывать дверки штатива и генератора.
• 4. Перед каждой сменой электродов следует специальным заземленным проводом снимать остаточное напряжение электродов.
• 5. Смену электродов проводят последовательно, сначала нижний, затем верхний, пользуясь специальными щипцами, так как электроды во время горения разогреваются.

В отчете должны быть представлены:

• • схема дуги переменного тока;
• • оптическая схема спектрографа;
• • содержание примесей в эталонах;
• • длины волн аналитических пар линий;
• • условия и порядок получения спектров эталонов и образцов.
• Б) Нахождение линий определяемых примесей с помощью атласов спектра железа

На полученной фотопластинке со спектрами эталонов и образцов нужно найти линии определяемых примесей.

Оборудование и реагенты

Микрофотометр.

Фотопластинка с фотографиями спектра железа, эталонов и образца.

Атлас спектров железа (планшеты № 8—20).

Описание определения

Чтобы найти линии определяемых примесей и линии сравнения к ним, надо в каждом планшете атласа спектра железа выбрать и запомнить наиболее характерные группы линий.

В табл. 9.7 приведены некоторые характерные линии в спектре железа. Следует научиться находить эти линии по планшетам атласа с помощью проектора на фотопластинках.

При выполнении работы фокусировкой объектива добиваются резкого изображения линий спектра на экране. Атлас дугового спектра железа накладывают на экран спектропроектора так, чтобы линии железа в проекции спектра совпали с линиями атласа. Таким образом могут быть отождествлены искомые линии в данной области спектра.

После изучения спектра железа отбираются планшеты с областью спектра, где находятся определяемые примеси, например для комплекта эталонов:

• • кремний 250,69 нм — железо 250,79 нм, планшет № 9;
• • хром 286,0 нм — железо 284,559 нм, планшет № 14 и т. д.

Найденные линии целесообразно зарисовать в тетради и отметить тушью, чернилами или иглой на эмульсии фотопластинки.

В отчете должны быть представлены:

• • характерные линии в спектре железа (планшеты № 8—20);
• • спектры линий определяемых примесей и линии сравнения к ним.

По методу трех эталонов интенсивность спектральных линий, пропорциональная почернению фотопластинки, измеряется с помощью микрофотометра. Необходимо измерить почернение примеси и линии сравнения и построить график зависимости разности почернения S от логарифма концентраций.

В) Определение содержания примесей в образце Оборудование и реагенты

Микрофотометр.

Фотопластинка с расшифрованными линиями определяемых примесей.

Планшеты спектра железа из атласа.

Описание определения

Спектрограмму помещают на правую часть столика микрофотометра так, чтобы на экране длины волн возрастали слева направо. Столик с фотопластинкой перемещается в двух взаимно перпендикулярных направлениях: в поперечном — вращении маховичка, в продольном — свободно при опущенном винте. Это грубая наводка. Вращением маховичка с микрометрическим винтом добиваются точной наводки. На экран выводят ту часть спектра, где расположена аналитическая пара линий. Вращением винта фокусировки верхнего микрообъектива добиваются четкого изображения проекции спектра на экране щели. Затем, вращая маховичок фокусировки нижнего микрообъектива, получают четкое изображение края зеленой осТаблица 9.7

Характерные группы линий в спектре железа.

ветительной щели на экране. При фотометрировании перемещение микрообъектов нежелательно. Поэтому до начала фотометрировании столик с пластинкой и объективы устанавливаются так, чтобы в процессе работы четкое изображение аналитической пары линий любого спектра достигалось только вращением винта подъема края каретки.

Следует добиться, чтобы проекция спектральной линии на экране была параллельна щели. Зеленое поле экрана должно быть симметрично относительно щели. Устанавливают высоту щели микрофотометра. Ширина щели не должна превышать 2/3 ширины линии.

Фотометрирование проводят последовательно от спектра к спектру, измеряя почернение линии примеси и элемента сравнения. Не следует фотометрировать сначала линию примеси во всех спектрах, а затем — линию сравнения, так как при этом появляются ошибки, связанные с фокусировкой спектров.

Чтобы измерить плотность почернения спектральной линии, включают фотоэлемент при помощи тумблера на передней панели прибора и наводят на щель изображение линии. Осторожно вращая микрометрический винт продольного перемещения столика с фотопластинкой, несколько раз наводят на щель слева направо и справа налево изображения линии. Следя за шкалой почернения, записывают максимальный отсчет. Результаты измерений заносят в форму табл. 9.8.

Таблица 9.8

Форма записи результатов наблюдений.

По данным фотометрирования строят градуировочные графики в координатах «AS — lgC». На калибровочном графике по средним значениям AS для спектров определяемого образца находят значение логарифмов концентрации, а по ним — содержание определяемого элемента.

В отчете должны быть представлены:

• • результаты измерений, записанные в форму табл. 8.8;
• • калибровочные графики для определяемых примесей;
• • ответы по содержанию примесей в исследуемых образцах.