Atomik Absorpsiyon Spektroskopi

Atomik Absorpsiyon
Spektrofotometresi
Özet
 AAS eser miktardaki metallerin (ppm ve ppb
düzeyde) kantitatif analiz için kullanılmaktadır.
Öncelikle analizi yapılacak örneğin çözeltisi
hazırlanır. Hangi metalin analizi yapılacak ise
cihaza o metalin oyuk katot lambası takılır.
Standartlar hazırlanarak metalin absorbans
yaptığı dalgaboyunda okuma yapılarak
standart eğrisi hazırlanır.
Çalışma İlkesi:
 Atomik absorpsiyon spektroskopisinde metallerin çoğu
ile az sayıda ametal analiz edilir. Atomik absorpsiyon
spektroskopisinde
element
elementel
hale
dönüştürüldükten sonra buharlaştırılır ve kaynaktan
gelen ışın demetine maruz bırakılır, ışın kaynağından
gelen ışınları absorplar.
Çalışma İlkesi:
 Gaz haline getirilmiş atomların elektromanyetik ışımayı
absorblaması sonucunda sadece elektronik enerji
düzeyleri arasında bir geçiş söz konusudur. Bu neden
ile atomların absorpsiyon ve de emisyon spektrumları
dar hatlardan oluşmuştur. AAS her elementin bir çok
absorbiyon hattı vardır. Bunların içinden rezonans hat
olarak isimlendirilen ve ışımanın dalga boyunun, temel
enerji düzeyine geçerken yaydığı ışımanın dalga
boyuna eşit olduğu hat seçilir.
Çalışma İlkesi:
 Sulu numune bir alev içine yükseltgen gaz karışımı ile
püskürtülür. Bu şekilde 70 kadar element (metal/yarı
metal) analiz edilir. Ametallerin absorpsiyon hattı
vakum UV bölgeye düştüğünden bu elementler bu
metotla analiz edilemez. Metodun hassasiyeti
yüksektir. Eser miktarda madde analizi yapılabilir.
Çalışma İlkesi:
 Işığı absorplayan atomlarda temel seviyedeki
elektronlar, kararsız uyarılmış enerji düzeylerine
geçerler ve absorpsiyon miktarı, temel düzeydeki atom
sayısına bağlıdır.
Cihazın Bölümleri:
 Atomik absorpsiyon spektrofotometresinin bileşenleri,
analiz edilecek elementin absorplayacağı ışığı yayan
ışık kaynağı, örnek çözeltisinin atomik buhar haline
getirildiği atomlaştırıcı, çalışılan dalga boyunu diğer
dalga
boylarından
ayrıştırılmasına
yarayan
monokromatör ve ışık şiddetinin ölçüldüğü
dedektördür.
Alevli Atomik Absorpsiyon spektrofotometresi
Alevli Atomik Absorpsiyon spektrofotometresi
AAS’de Işık Kaynakları
AAS de ışık kaynaklarının görevi numunedeki atomların
absorplayacağı dalgaboyundaki ışınları yaymaktır. Dar çizgiler hem
absorpsiyonda hem de emisyonda tercih edilir. Çünkü dar çizgiler
spektrumların örtüşmesinden kaynaklanan girişimi azaltır.
Elementler çok dar dalga boyu aralığında (~0,002 nm) absorpsiyon
yaparlar. Bu nedenle absorpsiyon hattından daha dar emisyon
hattı veren bir kaynak kullanılmalıdır. Hidrojen ve tungsten lambası
gibi sürekli ışın kaynağı kullanılmasıyla ölçülen absorbans çok
küçük olur. Çünkü sürekli ışık kaynakları belli bir aralıkta her dalga
boyunda ışın yayarlar. Ve bu ışınların çok azı dar absorpsiyon hatlı
atom tarafından absorplanabilir.
Oyuk Katot lambası
Elektrotsuz boşalım lambası
Oyuk Katot Lambası
 AAS’de kullanılan ışık kaynaklarından biri olan ve en fazla tercih edilen oyuk
katot lambası düşük basınçta neon veya argon gibi asal bir gazla
doldurulmuştur. Lamba silindir şeklindedir ve içerisinde anot ve katot
bulunmaktadır. Katot analizi yapılacak olan elementten yapılmıştır. Anot ise
tungten veya nikelden yapılmıştır. Anot ile katot arasına bir gerilim (100-400
V) uygulanır ve lamba içerisindeki asal gazin iyonlaşması sağlanır. Ortamdaki
iyon ve elektronlar katoda çarparak yüzeyden metal atomlarını kopararak
uyarırlar. Uyarılmış enerji düzeyinde bulunan atom kararsızdır ve temel
enerji düzeyine dönmek isteyecektir. Bu atom temel enerji düzeyine
dönerken katot elementine özgü dalga boyunda ışıma yapacaktır. Yani hangi
elementin analizi yapılacak ise o elemente ait oyuk katot lambası
kullanılmalıdır.
Oyuklu Katot Lambası
Elektrotsuz boşalım lambası
 AAS’de kullanılan diğer bir ışık kaynağı ise elektrotsuz boşalım
lambalarıdır. Bu lamba ise uçucu ve absorpsiyonu 200 nm’den
küçük olan elementler için kullanılmaktadır.
Sürekli ışık kaynağı olarak bilinen hidrojen, döteryum ve yüksek
basınçlı kseneon lambaları geniş bir spektrumda ışıma
yapmaktadırlar. Atomlar ise çok dar bir hatta absorpsiyon
yaptıkları için kullanılan ışık kaynaklarının da dar bir hatta
emisyon yapmaları gerekmektedir. Bu nedenle sürekli ışık
kaynaklarının kullanılması doğru sonuç vermemektedir.
Sürekli Radyasyon Kaynağı Ksenon Lamba
Numune Verme
Numune sisleştiriciler
Hidrür oluşturma
 As, Sb, Sn, Se, Bi ve Pb gibi elementlerin hidrürlerini oluşturarak analiz
etmek gözlenebilme sınırını 10 kattan daha çok azaltır. Bu element
çözeltilerine asidik ortamda NaBH4 ilavesiyle uçucu hidrürlerine
dönüştürülür. Ve bu şekilde Atomlaştırıcıya gönderilir.
 3BH4- +3H+ + 4H3AsO3  3H3BO3+ 4AsH3+3 H2O
Soğuk buhar
 Cıva oda sıcaklığında bile buharlaşabilen tek metal olduğundan atomlaşması
için atomlaştırıcıya dışarıdan ısı enerjisi verilmesi gerekmez. Bu nedenle
özellikle cıva analizi için soğuk buhar yöntemi olarak bilinen bir atomlaştırma
yöntemi geliştirilmiştir. Cıva analizi yapılacak çözeltiye Sn+2 eklenerek cıva
iyonları metalik hale indirgenir. Civa gaz akımıyla absorpsiyon hücresine
gönderilir.
Cıvanın Buhar Basıncı
P (Pa)
at T (K)
1
315
10
350
100
393
1k
449
10 k
523
100 k
629
Numune Atomlaştırma

Absorpsiyon hücresi olarak da adlandırılan
atomlaştırıcının
görevi,
örnekteki
iyonlardan ve moleküllerden analit
elementinin temel haldeki atom buharını
oluşturmaktır.
Bu amaçla alevle
atomlaştırma
veya
elektrotermal
atomlaştırma yöntemleri kullanılır.
Yanıcı Gaz - Yakıcı Gaz - Sıcaklık ˚C
 Doğal gaz – Hava – 1800
 Propan – Hava – 1900
 Hidrojen – Hava – 2000
 Asetilen – Hava – 2300
 Asetilen – Nitrozoksit (N2O) – 2800
 Asetilen – Oksijen – 3100
Alevin Yapısı
Alevle Atomlaştırma
Elektrotermal Atomlaştırıcı
 Diğer bir atomlaştırıcı olan elektrotermal atomlaştırıcı
grafit fırındır. Fırın elektriksel dirençle 3000˚C’ ye
kadar istenirse kademeli olarak ısıtılabilmektedir. Alevli
sistemlere göre daha pahalı fakat daha avantajlıdır.
Özellikle ağır metal elementlerinin analizinde ppb
düzeyine kadar inebildikleri için daha fazla tercih
edilmektedir.
Elektrotermal atomlaştırıcı
Elektrotermal atomlaştırıcı olarak yandaki grafit fırın adı verilen 2-3 cm
uzunluğunda 1 cm iç çapındaki tüp kullanılır. Bu tüpün her iki yanına
bağlanmış elektrik akımı ile ısıtma yapılır.
Burada numune çözeltisi(50L) 20- 45 s 110 °C de kurutma yapılarak
suyu uzaklaştırılır.
350-1200 °C, 20-45 s de ısıtılarak organik maddeler uzaklaştırılır.
2000-3000 °C, 3-10 s de ısıtılarak atomlaştırılır.
Elektrotermal atomlaştırıcılar düşük miktardaki numunelerde bile yüksek
gözlenebilme sınırlarına sahiptir. Bu yüzden Alevli Atomlaştırıcılara göre
tercih edilir.
AAS ile tayin edilen elementlerin absorpsiyon
yaptıkları dalga boyları
 Li - 670.8
 Pd - 244.8
 Ba - 553.6
 Co - 240.7
 Be - 234.9
 Zn - 213.9
 Na - 589
 Pt - 265.9
 Sc - 391.2
 Rh - 343.5
 Mg - 285.2
 Cd - 228.8
 K - 766.5
 Cu - 324.8
 Ir - 264.0
 Ca - 422.7
 Rb - 780.0
 Ag - 328.1
 Ni - 232.0
 Sr - 460.7
 Cs - 852.1
 Au - 242.8

Y - 407.7

Ta - 271.5

Ru - 349.9

Hg - 185.0

Ge - 265.2

Te - 214.3

La - 392.8

Cr - 357.9

Pr - 495.1

B - 249.7

Sn - 286.3 / 224.6

Tb - 432.6

Ti - 364.3

Mo - 313.3

Nd - 463.4

Al - 309.3

Pb - 217.0 / 283.3

Dy - 421.2

Zr - 360.1

W - 400.8

U - 351.4

Ga - 287.4

As - 193.7

Ho - 410.3

Hf - 307.2

Mn - 279.5

Sm - 429.7

In - 303.9

Sb - 217.6

Er - 400.8

V - 318.4

Re - 316.0

Eu - 459.4

Tl - 377.6

Bi - 223.1

Tm - 410.6

Nb - 405.9

Fe - 248.3

Gd - 368.4

Si - 251.6

Se - 196.0
ICP Atomik emisyon, Alevli Atomik Absorpsiyon ve Grafit fırınlı AAS nin tayin
sınırı açısından karşılaştırılması
KAYNAK: Ahmet MAVİ Enstrmental Analiz Ders Sunuları,
“https://ahmetmavi.wordpress.com/ders-notlari-indirme-sayfasi/