what does ατομική φασματοσκοπία do
= Φασματοσκοπικές τεχνικές που βασίζονται στην αλληλεπίδραση ατόμων με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. ⇒ Στοιχειακή Ανάλυση
—> Οι περιοχές του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος που μας δίνουν πληροφορίες για τα άτομα των στοιχείων είναι κυρίως οι περιοχές ορατού (Vis), υπεριώδους (UV) και οι ακτίνες-Χ
What are the 3 physical reactions that are used to identify the structures using this technique
Ατομοποίηση του δείγματος σε υψηλή θερμοκρασία και προσδιορισμός της συγκέντρωσης των ατόμων με μέτρηση συγκεκριμένες φασματικές γραμμές των φασμάτων:
- Απορρόφησης (Φασματοσκοπία Ατομικής Απορρόφησης, AAS)
- Εκπομπής (Φασματοσκοπία Ατομικής Εκπομπής, AES)
- Φθορισμού (Φασματοσκοπία Ατομικού Φθορισμού, AFS)
(slide 11 for graph)
What does AAS measure specifically and when is it used
Μέτρηση της απορρόφησης ακτινοβολίας ορισμένου μήκους κύματος από τα άτομα των στοιχείων του δείγματος
⇒ Προσδιορισμός στοιχείων σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις
⇒ μεγάλη ποικιλία δειγμάτων
Describe and draw the equipment used in Διαδικασία φασματοσκοπίας ατομικής απορρόφησης (AAS)
- Το δείγμα απορροφάται στον εκνεφωτή
- Τα σταγονίδια εισέρχονται στην φλόγα
- Τα άτομα που σχηματίζονται στην φλόγα, διαπερνούν την οπτική δέσμη ακτινοβολίας και διεγείρονται
- Η απορρόφηση καταγράφεται με τη βοήθεια μονοχρωμάτορα και ανιχνευτή
(slide 13)
Which type of πηγές ακτινοβολίας are usually used in AAS and explain why
Γενικά δεν χρησιμοποιούνται πηγές συνεχούς ακτινοβολίας
—> επειδή οι ατομικές γραμμές απορρόφησης είναι πολύ στενές
Κυρίως χρησιμοποιούνται γραμμικές πηγές ακτινοβολίας, όπως οι λυχνίες κοίλης καθόδου
—> έχει την ίδια συχνότητα με αυτή που απορροφούν τα άτομα ως προς προσδιορισμό στοιχείου στη φλόγα.
—> Για κάθε στοιχείο απαιτείται διαφορετική λυχνία, αλλά υπάρχουν λυχνίες πολλαπλών στοιχείων (eg for Ca we need a specific Ca flame)
Name the 3 types of AAS and when is each one used Αναλόγα με τον τρόπο ατομοποίησης
- AAS με φλόγα (Flame AAS)
—> liquid
—> used the most - AAS με φούρνο γραφίτη (GFAAS, ETAAS)
—> liquid or solid - AAS με σχηματισμό υδριδίων (HGAAS, ETAAS)
—> liquid
What is an important factor in the atomizer AAS that will affect our results
Ανάλογα με τη θερμοκρασία του ατομοποιητήένα κλάσμα των ατόμων ιονίζεται με αποτέλεσμα να σχηματίζεται μίγμα ατόμων και ιόντων
How are the different ions differentiated using the flame
Παρουσίαση διαφορετικών χρωμάτων που παράγονται λόγω διαφορετικών ιόντων
—> ένταση του χρώματος οφείλεται στη διαφορετική συγκέντρωση των ιόντων
Name different ions and the color each one gives in the flame
- Ca —> red
- χαλκού –> blue / green
- K —> lilac
- Mn —> green
- Cobalt —> blue
Explain how FAAS works
- Θάλαμος προανάμιξης όπου το δείγμα, το οξειδωτικό και το καύσιμο αναμιγνύονται πριν την φλόγα (Θ∼2550°C)
- Εισαγωγή του δείγματος στη φλόγα με σταθερό και ομοιόμορφο τρόπο
- Αυτό επιτυγχάνεται με τον εκνεφωτή (= device that converts the liquid sample into an aerosol (fine droplets) so that it can enter the flame uniformly and at a constant rate)
What are the 3 types of flames used in FAAS and explain how we pick it
- Οξειδωτική φλόγα (οξειδωτικό σε περίσσεια και καύσιμο σε έλλειμμα)
- Αναγωγική φλόγα (καύσιμο σε περίσσεια και οξειδωτικό σε έλλειμμα)
- Το καύσιμο και το οξειδωτικό σε στοιχειομετρία (1:1)
—> Για την παραγωγή φλόγας θα πρέπει να επιλεγεί καύσιμο και οξειδωτικό (ratio between oxidant and fuel)
—> Η κατάλληλη επιλογή τους εξαρτάται από την απαιτούμενη θερμοκρασία ατομοποίησης του δείγματος.
What is the most common συνδυασμός καύσιμου-οξειδωτικού that we used in the pharmaceutical industry and why
ακετυλένιο με αέρα
—> or with O2
—> or with N2O
It’s chosen because it works at high temperatures which cover all are products usually
what happens to the substance we’re testing using FAAS after το διάλυμα εισαχθεί στη φλόγα
- Εξάτμιση του διαλύτη
- Εξάχνωση της προσδιοριζόμενης ουσίας
- Διάσταση μορίων σε άτομα και ρίζες
- Διέγερση ορισμένου αριθμού ατόμων
- Πιθανός σχηματισμός οξειδίων που οδηγεί σε παρεμποδίσεις
what are disadvantages of FAAS
(-) Ελάχιστος ο χρόνος παραμονής του δείγματος στην οπτική δέσμη
(-) Χημικές παρεμποδίσεις
(-) Μη δυνατότητα ανάλυσης στερεών δειγμάτων
(-) Αδυναμία ανάλυσης μικρών δειγμάτων καθώς μεγάλο ποσοστό του δείγματος δεν ατομοποιείται
How do we prepare our δειγμα για αντιδρασεις AAS
If it’s a liquid:
- Τα υγρά δείγματα ψεκάζονται κατ’ευθείαν
If it’s a solid:
- διαλύονται σε οξέα
- συνήθως απαιτούν ειδικές τεχνικές διαλυτοποιήσεως όπως:
Α) καύση σε πυριαντήριο και περαιτέρω διάλυση σε οξέα
Β) χώνευση (βρασμός σε οξέα ή οξειδωτικά)
—> Για ανόργανα δείγματα χρησιμοποιούνται HCl, H2SO4 και HNO3.
—> Για οργανικά, μείγμα H2SO4/HNO3 και HClO4
After preparing our δειγμα, explain the next steps for AAS
Step 2 → Επιλέγεται η καταλληλότερη φασματική γραμμή.
Step 3 → Υπολογισμός της συγκέντρωσης γίνεται με:
- Μέθοδο της καμπύλης αναφοράς
- Μέθοδο προσθήκης γνωστών ποσοτήτων
- Μέθοδο εσωτερικού προτύπου.
After we choose the right spectral line (wavelength) based on our expected result of sample, name the factors that need to be controlled that will affect the μέγεθος της απορρόφησης
- Ταχύτητα ψεκασμού και εκνεφώσεως του δείγματος
- Βαθμός ατομοποιήσεως
- Τη θερμοκρασία της φλόγας
- Το τμήμα της φλόγας (ο αριθμός των ατόμων ποικίλλει από τη βάση προς τη κορυφή)
- Χημικές παρεμποδίσεις
- Διαλύτη
what are the Παρεμβολές στην φασματοσκοπία ατομικής απορρόφησης that can occur and affect the accuracy of our result
- Επικαλυπτόμενες φασματικές γραμμές
—> eg -Pt (271.904 nm) και Si (250.689 nm)-V (250.690 nm)
—> Για να αντιμετωπιστούν πρέπει να επιλεγεί άλλη φασματική γραμμή του στοιχείου που πρόκειται να προσδιοριστεί
—> δεν είναι πολύ συχνή στην AAS - Απορρόφηση υποστρώματος
- Παρεμβολή από τη μήτρα
- Χημικές παρεμβολές:
—> Οφείλονται στο σχηματισμό ένωσης με ανιόν που δεν ατομοποιείται εύκολα
—> π.χ. ο προσδιορισμός Ca²⁺ παρεμποδίζεται κατά την παρουσία PO₄³⁻ λόγω σχηματισμού φωσφορικού ασβεστίου
—> Αντιμετώπιση
(α) Συμπλοκοποίηση του κατιόντος πριν να προσδιοριστεί
(β) Να απομακρυνθεί η μήτρα με τεχνική διαχωρισμού (εκχύλιση)
(γ) Προσθήκη κατιόντος λανθάνιου (δέσμευση του φωσφορικού ανιόντος)
- Μεταβολές στη θερμοκρασία φλόγας
- Auto-απορρόφηση
- Παρεμβολές ιονισμού
How are those παρεμβολες fixed generally
- Διαφορετικές φυσικές ιδιότητες (π.χ πυκνότητα, ιξώδες) του δείγματος και των πρότυπων διαλυμάτων.
- Να γίνουν αλλαγές στην ταχύτητα εκνέφωσης διαλύματος και μεγέθους σωματιδίων του αερολύματος
—> Αυτό ισχύει κυρίως στην τεχνική φλόγας - Προσαρμογή πρότυπων διαλυμάτων στην μήτρα του δείγματος
- Μέθοδος σταθερών προσθηκών (standard addition)
