В 1980-х годах Боулинг Барнс, Дэвид Ричардсон, Джон Берри и Роберт Худ разработали прибор для измерения низких концентраций натрия и калия в растворе. Они назвали этот прибор фотометром пламени. Принцип действия пламенного фотометра основан на измерении интенсивности излучаемого света при попадании металла в пламя. Длина волны цвета дает информацию об элементе, а цвет пламени дает информацию о количестве элемента, присутствующего в образце.
Пламенная фотометрия является одним из разделов атомно-абсорбционной спектроскопии. Он также известен как пламенно-эмиссионная спектроскопия. В настоящее время он стал необходимым инструментом в области аналитической химии. Пламенный фотометр можно использовать для определения концентрации определенных ионов металлов, таких как натрий, калий, литий, кальций, цезий и т. д. В спектрах пламенного фотометра ионы металлов используются в виде атомов. Комитет Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC) по спектроскопической номенклатуре назвал этот метод пламенной атомно-эмиссионной спектрометрией (FAES).
Принцип фотометра пламени
Соединения щелочных и щелочноземельных металлов (II группа) при введении в пламя диссоциируют на атомы. Некоторые из этих атомов в дальнейшем возбуждаются до еще более высоких уровней. Но эти атомы нестабильны на более высоких уровнях.
Следовательно, эти атомы излучают излучение, когда возвращаются обратно в основное состояние. Эти излучения обычно лежат в видимой области спектра. Каждый из щелочных и щелочноземельных металлов имеет определенную длину волны.
| Элемент | Длина волны излучения | Цвет пламени |
|---|---|---|
| натрий | 589 нм | Желтый |
| Калий | 766 нм | Фиолетовый |
| Барий | 554 нм | Зеленый лайм |
| Кальций | 622 нм | Апельсин |
| Литий | 670 нм | Красный |
Для определенных диапазонов концентраций
Интенсивность излучения прямо пропорциональна числу атомов, возвращающихся в основное состояние. А излучаемый свет, в свою очередь, пропорционален концентрации образца.
Части пламенного фотометра
Простой пламенный фотометр состоит из следующих основных компонентов:
Источник пламени: Горелка в фотометре пламени является источником пламени. Его можно поддерживать при постоянной температуре. Температура пламени является одним из критических факторов в фотометрии пламени.
| Топливно-окислительная смесь | Температура (°С) |
|---|---|
| Природный газ-воздух | 1700 |
| пропан-воздух | 1800 |
| Водород-воздух | 2000 г. |
| Водород-Кислород | 2650 |
| ацетилен-воздух | 2300 |
| Ацетилен-кислород | 3200 |
| Ацетилен-закись азота | 2700 |
| Цианоген-кислород | 4800 |
Распылитель: Распылитель используется для подачи гомогенного раствора в пламя со сбалансированной скоростью.
Оптическая система: Оптическая система состоит из выпуклого зеркала и выпуклой линзы. Выпуклое зеркало пропускает свет, испускаемый атомами. Выпуклое зеркало также помогает сфокусировать излучение на линзу. Линза помогает сфокусировать свет на точку или щель.
Простые цветовые фильтры: отражения от зеркала проходят через щель и достигают фильтров. Фильтры изолируют измеряемую длину волны от ненужных излучений.
Фотодетектор: Интенсивность излучения пламени измеряется фотодетектором. Здесь испускаемое излучение преобразуется в электрический сигнал с помощью фотодетектора. Эти электрические сигналы прямо пропорциональны интенсивности света.
Рабочий порядок
- И стандартный исходный раствор, и раствор образца готовят на свежей дистиллированной воде.
- Пламя фотометра калибруется путем регулировки воздуха и газа. Затем пламени дают стабилизироваться в течение примерно 5 мин.
- Теперь прибор включен, и крышки фильтровальной камеры открыты, чтобы вставить соответствующие цветные фильтры.
- Показания гальванометра доводят до нуля распылением в пламя дистиллированной воды.
- Чувствительность регулируют распылением в пламя наиболее концентрированного стандартного рабочего раствора. Теперь регистрируется полное отклонение гальванометра.
- В пламя снова распыляют дистиллированную воду для достижения постоянных показаний гальванометра. Затем гальванометр настраивают на ноль.
- Теперь каждый из стандартных рабочих растворов трижды впрыскивают в пламя и регистрируют показания гальванометра. После каждого распыления аппарат необходимо тщательно мыть.
- Наконец раствор образца трижды впрыскивают в пламя и записывают показания гальванометра. После каждого распыления аппарат необходимо тщательно мыть.
- Вычислите среднее значение показаний гальванометра.
- Постройте график зависимости концентрации от показаний гальванометра, чтобы узнать концентрацию элемента в образце.
Пламенный фотометр может применяться как для количественного, так и для качественного анализа элементов. Излучения, испускаемые пламенным фотометром, характерны для конкретного металла. Следовательно, с помощью пламенного фотометра мы можем определить присутствие любого конкретного элемента в данном образце. В нашем каталоге есть пламенные фотометры как росскийского так и европейского производства например Jenway PFP7.
Присутствие некоторых элементов группы II имеет решающее значение для здоровья почвы. Мы можем определить наличие различных щелочных и щелочноземельных металлов в образце почвы, проведя испытание пламенем, а затем в почву можно внести определенные удобрения.