Mtazamo wa utoaji wa atomiki (AES) ni mbinu ya uchanganuzi wa kemikali inayotumia ukubwa wa mwanga unaotolewa na mwali, plasma, arc au cheche kwa urefu mahususi wa mawimbi ili kubainisha kiasi cha kipengele katika sampuli.
Urefu wa mawimbi ya mstari wa spectral ya atomiki hutoa utambulisho wa kipengele, ilhali ukali wa mwanga unaotolewa unalingana na idadi ya atomi za kipengele. Hii ndio kiini cha uchunguzi wa utoaji wa atomiki. Inakuruhusu kuchanganua vipengele na matukio halisi kwa usahihi usiofaa.
Mbinu maalum za uchanganuzi
Sampuli ya nyenzo (kichanganuzi) huletwa ndani ya mwali kama gesi, myeyusho wa kunyunyuzia, au kwa kitanzi kidogo cha waya, kwa kawaida platinamu. Joto kutoka kwa moto huvukiza kutengenezea na kuvunja vifungo vya kemikali, na kuunda atomi za bure. Nishati ya joto pia hubadilisha mwisho kuwa msisimkomajimbo ya kielektroniki ambayo hutoa mwanga baada ya hapo yanaporejea katika hali yake ya awali.
Kila kipengele hutoa mwanga kwa urefu wa wimbi bainishi, ambao hutawanywa na wavu au prism na kutambuliwa katika spectrometa. Mbinu inayotumika mara nyingi katika njia hii ni kutenganisha.
Matumizi ya kawaida ya kipimo cha uzalishaji wa miali ya moto ni udhibiti wa metali za alkali kwa uchanganuzi wa dawa. Kwa hili, mbinu ya uchanganuzi wa taharuki ya utoaji wa atomiki inatumika.
plasma iliyounganishwa kwa njia ya kufata
Mtazamo wa uchapishaji wa plasma wa atomiki uliounganishwa kwa kufata (ICP-AES), pia huitwa spectrometry ya plasma ya macho iliyounganishwa kwa kufata (ICP-OES), ni mbinu ya uchanganuzi inayotumiwa kugundua vipengele vya kemikali.
Hii ni aina ya taswira ya utoaji uchafuzi unaotumia plasma iliyounganishwa kwa kufata kutoa atomi na ayoni zinazosisimka ambazo hutoa mionzi ya sumakuumeme katika urefu wa mawimbi tabia ya kipengele fulani. Hii ni njia ya mwaliko yenye halijoto ya kuanzia 6000 hadi 10000 K. Uzito wa mionzi hii huonyesha mkusanyiko wa kipengele katika sampuli inayotumika katika utumiaji wa mbinu ya uchanganuzi wa spectroscopic.
Viungo na mpango mkuu
ICP-AES ina sehemu mbili: ICP na spectrometer ya macho. Mwenge wa ICP una mirija 3 ya glasi ya quartz iliyokolea. Pato au coil "inayofanya kazi" ya jenereta ya mzunguko wa redio (RF) huzunguka sehemu ya burner hii ya quartz. Gesi ya Argon hutumiwa kwa kawaida kuunda plasma.
Kiwashi chenye nguvu kinapowashwa, uga dhabiti wa sumaku-umeme huundwa ndani ya koili na mawimbi yenye nguvu ya RF yanayopita humo. Ishara hii ya RF inatolewa na jenereta ya RF, ambayo kimsingi ni kisambazaji redio chenye nguvu ambacho hudhibiti "koili inayofanya kazi" kwa njia ile ile ya kisambazaji redio cha kawaida hudhibiti antena inayosambaza.
Vyombo vya kawaida hufanya kazi kwa 27 au 40 MHz. Gesi ya argon inapita kupitia burner huwashwa na kitengo cha Tesla, ambacho huunda safu fupi ya kutokwa katika mtiririko wa argon ili kuanzisha mchakato wa ionization. Mara tu plasma "inapowashwa", kitengo cha Tesla huzimika.
Jukumu la gesi
Gesi ya Argon hutiwa ioni katika uga dhabiti wa sumakuumeme na hutiririka kupitia mchoro maalum wa kuzunguka kwa ulinganifu kuelekea sehemu ya sumaku ya koili ya RF. Kutokana na migongano ya inelastiki inayoundwa kati ya atomi za arigoni zisizoegemea upande wowote na chembe zinazochajiwa, plasma thabiti ya halijoto ya juu ya takriban 7000 K inatolewa.
Pampu ya perist altic hutoa sampuli ya maji au ya kikaboni kwa nebulizer ya uchanganuzi ambapo inabadilishwa kuwa ukungu na kudungwa moja kwa moja kwenye mwali wa plasma. Sampuli mara moja hugongana na elektroni na ioni za chaji kwenye plazima na yenyewe kuoza hadi mwisho. Molekuli mbalimbali hugawanyika katika atomi zao husika, ambazo kisha hupoteza elektroni na kuungana tena mara kwa mara katika plazima, ikitoa mionzi katika urefu wa mawimbi ya vipengele vinavyohusika.
Katika baadhi ya miundo, gesi ya kukata, kwa kawaida nitrojeni au hewa kavu iliyobanwa, hutumiwa "kukata" plasma katika eneo mahususi. Kisha lenzi moja au mbili za upitishaji hutumika kuangazia mwanga unaotolewa kwenye wavu wa kutenganisha, ambapo hutenganishwa katika sehemu yake ya urefu wa mawimbi katika spectrometa ya macho.
Katika miundo mingine, plazima huanguka moja kwa moja kwenye kiolesura cha macho, ambacho kina shimo ambalo mtiririko wa kila mara wa agoni hutoka, kuipotosha na kutoa hali ya kupoeza. Hii huruhusu mwanga unaotoka kwenye plazima kuingia kwenye chemba ya macho.
Baadhi ya miundo hutumia nyuzi za macho kusambaza baadhi ya mwanga ili kutenganisha kamera za macho.
Kamera ya macho
Ndani yake, baada ya kugawanya mwanga katika mawimbi (rangi) yake mbalimbali, nguvu hupimwa kwa kutumia mirija ya kuzidisha picha au mirija iliyowekwa ili "kutazama" urefu wa mawimbi mahususi kwa kila mstari wa kipengele unaohusika.
Katika vifaa vya kisasa zaidi, rangi zilizotenganishwa huwekwa kwenye mkusanyiko wa vitambua picha vya semiconductor kama vile vifaa vilivyounganishwa chaji (CCDs). Katika vitengo vinavyotumia safu hizi za kigunduzi, uthabiti wa urefu wa mawimbi yote (ndani ya masafa ya mfumo) unaweza kupimwa kwa wakati mmoja, na kuruhusu chombo kuchanganua kila kipengele ambacho kitengo hiki ni nyeti kwake kwa sasa. Kwa hivyo, sampuli zinaweza kuchanganuliwa kwa haraka sana kwa kutumia uchunguzi wa utoaji wa atomiki.
Kazi zaidi
Kisha, baada ya hayo yote hapo juu, ukubwa wa kila mstari unalinganishwa na viwango vilivyopimwa vya vipengele vilivyopimwa hapo awali, kisha mlundikano wake unakokotolewa kwa kufasiriwa pamoja na mistari ya urekebishaji.
Aidha, programu maalum kwa kawaida husahihisha usumbufu unaosababishwa na kuwepo kwa vipengele mbalimbali kwenye mkusanyiko fulani wa sampuli.
Mifano ya programu za ICP-AES ni pamoja na utambuzi wa metali katika divai, arseniki katika vyakula, na kufuatilia vipengele vinavyohusishwa na protini.
ICP-OES hutumika sana katika uchakataji wa madini ili kutoa data ya daraja kwa mikondo tofauti ya kujenga uzani.
Mnamo 2008, mbinu hii ilitumiwa katika Chuo Kikuu cha Liverpool ili kuonyesha kwamba hirizi ya Chi Rho, iliyopatikana katika Shepton Mallet na ambayo hapo awali ilizingatiwa kuwa mojawapo ya ushahidi wa awali wa Ukristo nchini Uingereza, ilianza tu karne ya kumi na tisa.
Lengwa
ICP-AES mara nyingi hutumika kuchanganua vipengee vya ufuatiliaji katika udongo na kwa sababu hii hutumika katika uchunguzi wa kitaalamu ili kubaini asili ya sampuli za udongo zinazopatikana katika matukio ya uhalifu au wahasiriwa, n.k. Ingawa ushahidi wa udongo huenda usiwe pekee. moja mahakamani, hakika inaimarisha ushahidi mwingine.
Pia inakuwa njia bora ya uchanganuzi kubainisha viwango vya rutuba katika udongo wa kilimo. Kisha maelezo haya hutumika kukokotoa kiasi cha mbolea kinachohitajika ili kuongeza mavuno na ubora.
ICP-AESpia hutumika kwa uchambuzi wa mafuta ya injini. Matokeo yake yanaonyesha jinsi injini inavyofanya kazi. Sehemu ambazo huvaa ndani yake zitaacha alama kwenye mafuta ambazo zinaweza kugunduliwa na ICP-AES. Uchambuzi wa ICP-AES unaweza kusaidia kubainisha ikiwa sehemu hazifanyi kazi.
Kwa kuongezea, ina uwezo wa kubainisha ni kiasi gani cha nyongeza cha mafuta kilichosalia, na kwa hivyo kuashiria imebakisha muda wa maisha ya huduma. Uchambuzi wa mafuta mara nyingi hutumiwa na wasimamizi wa meli au wapenda magari ambao wanapenda kujifunza mengi iwezekanavyo kuhusu utendakazi wa injini yao.
ICP-AES pia hutumika katika utengenezaji wa mafuta ya injini (na vilainishi vingine) kwa udhibiti wa ubora na kuzingatia uundaji na vipimo vya tasnia.
Aina nyingine ya uchunguzi wa atomiki
Kioo cha ufyonzaji wa atomiki (AAS) ni utaratibu wa uchanganuzi wa mwonekano wa kubainisha kiasi cha vipengele vya kemikali kwa kutumia ufyonzwaji wa mionzi ya macho (mwanga) kwa atomi zisizolipishwa katika hali ya gesi. Inatokana na ufyonzwaji wa mwanga kwa ayoni za chuma bila malipo.
Katika kemia ya uchanganuzi, mbinu hutumiwa kubainisha mkusanyiko wa kipengele fulani (kichanganuzi) katika sampuli iliyochanganuliwa. AAS inaweza kutumika kubainisha zaidi ya vipengele 70 tofauti katika myeyusho au moja kwa moja katika sampuli dhabiti kupitia uvukizi wa kielektroniki, na hutumika katika utafiti wa kifamasia, kibiofizikia na kitoksini.
Mtazamo wa ufyonzaji wa atomiki kwa mara ya kwanzailitumika kama njia ya uchanganuzi mwanzoni mwa karne ya 19, na kanuni za msingi zilianzishwa katika nusu ya mwisho na Robert Wilhelm Bunsen na Gustav Robert Kirchhoff, maprofesa katika Chuo Kikuu cha Heidelberg, Ujerumani.
Historia
Aina ya kisasa ya AAS ilitengenezwa kwa kiasi kikubwa katika miaka ya 1950 na kundi la wanakemia wa Australia. Waliongozwa na Sir Alan Walsh wa Jumuiya ya Madola ya Shirika la Utafiti wa Sayansi na Viwanda (CSIRO), Kitengo cha Fizikia ya Kemikali, huko Melbourne, Australia.
Mtazamo wa ufyonzaji wa atomiki hutumika sana katika nyanja mbalimbali za kemia kama vile uchanganuzi wa kimatibabu wa metali katika kimiminiko cha kibayolojia na tishu kama vile damu nzima, plasma, mkojo, mate, tishu za ubongo, ini, nywele, tishu za misuli, shahawa, katika baadhi ya michakato ya utengenezaji wa dawa: kiasi kidogo cha kichocheo kilichosalia katika bidhaa ya mwisho ya dawa na uchanganuzi wa maji kwa maudhui ya metali.
Mpango wa kazi
Mbinu hii hutumia wigo wa ufyonzaji wa atomiki wa sampuli kukadiria mkusanyiko wa vichanganuzi fulani ndani yake. Inahitaji viwango vya maudhui yanayojulikana ili kuanzisha uhusiano kati ya kipimo cha kunyonya na ukolezi wao, na kwa hivyo inategemea sheria ya Beer-Lambert. Kanuni za msingi za taswira ya utoaji wa atomiki ni kama ilivyoorodheshwa hapo juu katika makala.
Kwa kifupi, elektroni za atomi katika atomiza zinaweza kuhamishiwa kwenye obiti za juu zaidi (hali ya msisimko) kwa muda mfupi.kipindi cha muda (nanoseconds) kwa kunyonya kiasi fulani cha nishati (mionzi ya urefu fulani wa mawimbi).
Kigezo hiki cha kunyonya ni mahususi kwa mpito fulani wa kielektroniki katika kipengele mahususi. Kama sheria, kila urefu wa wimbi unalingana na kipengele kimoja tu, na upana wa mstari wa kunyonya ni picometers chache tu (pm), ambayo inafanya mbinu hiyo kuwa ya kimsingi. Mpango wa uchunguzi wa utoaji wa atomiki unafanana sana na huu.
