1

Lidija Ćurković

Fakultet strojarstva i brodogradnje

Zavod za materijale

Laboratorij za analizu metala

KEMIJSKA ANALIZA MATERIJALA

KEMIJSKA ANALIZA: KVALITATIVNA,

KEMIJSKI SASTAV TVARI ODREĐUJE SE KEMIJSKOM

ANALIZOM.

ANALIT: tvar (sastojak) koja se određuje.

KVANTITATIVNA.

Aalitička kemija uključuje odjeljivanje, dokazivanje i određivanje pojedinih sastojaka (analita) u uzorku tvari.

UZORAK = ANALIT + MATICA (MATRICA).

MATICA (MATRICA): tvar (sastojak) u kojoj se nalazi analit.

2

KVALITATIVNOM ANALIZOM određuje se kemijski sastav tvari tj.

utvrđujemo od kojih je kemijskih elemenata sastavljena neka tvar odnosno

materijal.

KVALITATIVNA I KVANTITATIVNA ANALIZA usko su povezane jer se

bez poznavanja kvalitativnog sastava ne može napraviti kvantitativna analiza.

KVANTITATIVNOM ANALIZOM određuje se količina ili međusobni omjer

pojedinih sastavnih dijelova tvari.

KVANTITATIVNE METODE MOGU SE PODIJELITI NA:

- Apsolutne (kemijske ili klasične),

- Usporedbene (fizikalne ili instrumentalne).

Rezultati tipične kvantitativne analize dobivaju se iz dvije vrste mjerenja:

- mjerenjem mase ili volumena uzorka za analizu,

- mjerenjem nekog svojstva koje je razmjerno količini analita u tom

uzorku.

Apsolutne (kemijske ili klasične) metode su:

- gravimetrija,

- titrimetrija,

- volumetrija,

- elektrogravimetrija,

- termogravimetrija,

- kulometrija.

3

Analitičke metode svrstavaju se prema prirodi tog završnog mjerenja

- Gravimetrijskim metodama određuje se masa analita ili nekog spoja koji je u poznatom kemijskom odnosu s analitom.

- Volumetrijskim metodama mjeri se volumen otopine reagensa potrebnog

za potpunu reakciju sa analitom.

- Elektroanalitičkim metodama mjere se električna svojstva kao što su

potencijal, jakost struje, otpor i količina elektriciteta.

- Spektroskopske metode temelje se na mjerenju interakcije između

elektromagnetskog zračenja i atoma ili molekula analita ili na mjerenju

zračenja koje emitira analit.

Neke metode temelje se na merenju svojstava kao što su:

- odnos mase prema naboju (masena spektrometrija),

- brzina radioaktivnog raspada,

- toplina reakcije,

- brzina reakcije,

- toplinska vodljivost,

- optička aktivnost,

- indeks loma.

4

Komparativne (fizikalne ili instrumentalne) metode su one u kojima se koncentracija analita u uzorku tvari određuje usporedbom s poznatim standardom. U njima se instrumentom određuje neko fizikalno svojstvo analita u uzorku tvari. To svojstvo mora se na poznat i ponovljivi način mijenjati s koncentracijom analita.

Količina ispitnog uzorka koja je potrebna za anlizu ovisi o metodi ispitivanja.

Apsolutne (kemijske ili klasične) metode zasnivaju se uglavnom na

kemijskim reakcijama u vodenim otopinama. Posljednjih 40-50 godina

razvijene su nove komparativne (fizikalne ili instrumentalne) metode

analize, koje su jako pogodne za brzo ispitivanje različitih uzoraka.

Gotovo sve tehnike određivanja sastojaka anaorganskih tvari zahtjevaju njihovo

prevođenje u topivi oblik: gravimetrija, titrimetrija, spektrofotometrija,

spektrofluorometrija, plamena emisijska spektrometrija, atomska apsorpcijska

spektrometrija, atomska fluoroscencija, plasma emisija, ion selektivna

elektroda, ionska kromatografija, tankoslojna kromatografija, elektroforeza.

Neke tehnike mogu se primijeniti na čvrsti i otopljeni uzorak: aktivacijska

analiza, rentgenska fluorescencija.

Neke tehnike upotrebljavaju se isključivo na čvrstom uzorku: emisijska

spektrometrija (spektrografija).

5

Tipična kvantitativna analiza provodi se u sljedećem nizu stupnjeva:

1. Izbor analitičke metode

2. Uzorkovanje

3. Priprava laboratorijskog uzorka

4. Uklanjanje interferencija

5. Baždarenje (umjeravanje) i završno mjerenje

6. Izračunavanje rezultata

7. Procjena pouzdanosti rezultata

1. Izbor analitičke metode

Analiza realnog uzorka za kemičare je izazov koji zahtijeva znanje, intuiciju i iskustvo.

Razvijanje postupaka analize realnih uzoraka nije jednostavno, čak ni za iskusne kemičare.

Izbor metode za analizu realnih uzoraka zahtijeva dobru prosudbu i temeljito znanje o prednostima i ograničenjima raspoloživih analitičkih metoda.

Potrebno je poznavanje literature iz analitičke kemije.

Način na koji će se izabrati analitička metoda NE MOŽE SE PROPISATI jer NE POSTOJI JEDNA JEDNOSTAVNA, NAJBOLJA METODA koja bi se mogla primijeniti za SVE ANALIZE.

Mogu se predložiti sustavna načela koja mogu pomoći pri donošenju odluka.

6

Izbor metode za analizu realnih uzoraka sastoji se od sljedećih faza:

- definiranje problema,

- istraživanje literature,

- izbor ili izvod metode,

- provjera metode.

Pri definiranjanju problema traže se odgovor na sljedeća pitanja:

- Koje je područje koncentracije analiziranih sastojaka?

- Koji stupanj točnosti želimo?

- Koja su fizikalna i kemijska svojstva ukupnog uzorka?

- Koliko uzorka treba analizirati?

Na početku analize treba jasno definirati što se analizom želi postići.

Od svih koraka u analizi tj. analitičkom procesu najvažnije je

uzorkovanje. Često je uzorkovanje najteži dio analize koji ograničuje

točnost cijelog analitičkog postupka.

ISPITNI UZORAK je obično mali dio materijala koji se analizira a na temelju

rezultata te analize donose se odluke.

UZORKOVANJE može biti složen postupak, koji uključuje niz poduzoraka.

2. Uzorkovanje

Kemijska se analiza izvodi samo na malom dijelu materijala sastav kojeg

se ispituje.

Da bi rezultati analize bili valjani, taj dio tvari tj. uzorak mora imati

sastav kao i cjelina.

Postupak kojim se dobiva reprezentativni dio ispitivane tvari naziva se

UZORKOVANJE.

7

Uzorak mora biti REPREZENTATIVAN, ako nije rezultat će sadržavati

sustavnu pogrešku.

REPREZENTATIVNI UZORAK je dio materijala uzet i izabran tako da u

svakom pogledu posjeduje bitne karakteristike cijeline.

Za svaki materijal propisan je detaljno postupak UZORKOVANJA koji treba

vjerno slijediti.

Uzorci kompaktnih čvrstih materijala kao što su metali i legure dobivaju se:

- piljenjem, mljevenjem ili svrdlanjem.

Krhotine metala s njegove površine ne mogu sa sigurnošću predstavljati cijeli

materijal, te je nužno uzeti i dio uzorka iz njegove unutrašnjosti.

Reprezentativan uzorak šipki ili blokova lijevanog materijala je piljevina

dobivena piljenjem na nasumice izabranim mjestima. Uzorak se također može

dobiti svrdlanjem na nasumice izabranim mjestima, pri čemu svrdlo mora proći

kroz blok metala ili do polovice s obje strane.

Nastale strugotine se zdrobe i izmiješaju ili se tale u grafitnom lončiću.

Zrnati uzorak može se dobiti izlijevanjem rastaljenog metala u vodu.

Otapanje i razlaganje uzorakaVećina analitičkih mjerenja provodi se u otopinama nekog uzorka.

Treba odabrati pogodno otapalo ili tehniku koje će potpuno otopiti ili razgraditi

uzorak (otapanje u kiselinama, taljenje uzorka sa sredstvom za taljenje,

mikrovalno, “mokro spaljivanje”, “suho spaljivanje”).

3. Priprava laboratorijskog uzorka

Mljevenje i drobljenje uzoraka, vaganje, sušenje, otapanje i razgradnja.

8

Uklanjanje interferencija

Interferencije se pojavljuju u kemijskoj analizi uvijek kada matrica

uzorka sadrži vrstu koja ili proizvodi signal koji se ne razlikuje od

signala analita ili na neki drugi način utječe na signal analita.

4. Uklanjanje interferencija

Tek su neka analitička mjerenja potpuno specifična, a time ne podliježu

interferencijama.

Slijedom toga, važan korak u većini analiza je onaj kojime se uklanjaju

kemijske vrste koje interferiraju (smetaju).

5. Baždarenje (umjeravanje, kalibracija) i završno mjerenje

Apsolutne metode:

- NE PROVODI SE BAŽDARENJE,

- temelje se na stehiometrijskom odnosu i kemijskoj reakciji

(gravimetrija, titrimetrija, elektrogravimetrija, termogravimetrija,

kulometrija).

Usporedbene metode:

- sve ostale metode

- PROVODI SE BAŽDARENJE.

BAŽDARENJE

- postupak usporedbe mjernog sustava sa standardnim sustavom

SVRHA BAŽDARENJA

- ukloniti ili minimizirati pogrešku mjernog sustava

9

Rezultat baždarnog postupka:

- BAŽDARNA KRIVULJA ILI PRAVAC za jednokomponentne

sustave,

- BAŽDARNA POVRŠINA za višekomponentne sustave.

U svim komparativnim metodama da bi se mogla izračunati

koncentracija tvari mora postojati matematička ovisnost mjerenog

fizikalnog parametra (y) o koncentraciji analita cA: y = f (cA)

Da bi odredili tu ovisnost potrebno je provesti postupak baždarenja

(umjeravanja, kalibracije). Baždarenje se radi putem baždarne krivulje

(baždarni dijagram). U idealnom primjeru izmjereno fizikalno svojstvo je

razmjerno koncentraciji analita:

y = m cA

y – mjereni fizikalni parametar

cA – koncentracija analita

m – konstanta razmjernosti

10

Ovisnost može biti i drugačija, npr. logaritamska: y = m log cA

Baždarenje (umjeravanje, kalibracija) je određivanje konstante razmjernosti. Za provedbu baždarenja potrebno je imati standardne referentne tvari.

Standardna referentna tvar sadrži jedan ili više analita pouzdano poznate koncentracije.

Nakon baždarenja slijedi završno mjerenje koncentracije analita u uzorku.

REFERENTNI MATERIJALI (tvari) su one čija su svojstva točno definirana i

služe pri kalibraciji.

Kada je vrijednost toga svojstva potvrđena tehnički važećim postupkom i

uzorak materijala popraćen certifikatom ili drugim dokumentom tada se takav

materijal naziva CERTIFICIRANIM REFERENTNIM MATERIJALOM.

Referentni materijali upotrebljavaju se za:

- kalibraciju instrumenta,

- validaciju (vrednovanje) metode,

- omogućivanje prijenosa podataka između laboratorija.

Refernentnim materijalima ćemo potvrditi i preciznost, odnosno točnost naše

metode.

Ako se rezultat našeg mjerenja ne poklapa s certificiranim referentnim

materijalom onda uzrok treba potražiti u:

- loše izabranoj metodi ili krivoj provedbi (neuklonjene interferencije),

- neispravnim standardima u postupku kalibracije,

- lošem analitičaru.

11

POGREŠKE U KEMIJSKOJ ANALIZI

Nemoguće je izvesti kemijsku analizu tako da rezultat bude potpuno bez

pogrešaka ili neodređenosti.

CILJ JE:

- pogreške držati na podnošljivoj razini,

- njihovu veličinu procijeniti s prihvatljivom točnošću.

SVAKO MJERENJE podložno je mnogim NESIGURNOSTIMA.

NESIGURNOSTI se nikada ne mogu potpuno ukloniti prava vrijednost

mjerenja nikada nije poznata.

POUZDANOST rezultata može se procijeniti na mnogo načina (npr.

analiziranjem standardnih sastava).

BAŽDARENJE instrumenata povećava kvalitetu podataka.

Na podatke se mogu primijeniti statistički testovi.

Izračunavanje koncentracije analita iz eksperimentalnih podataka

uglavnom je jednostavan i lagan posao, posebice uporabom osobnih

računala. Takva računanja temelje se na eksperimentalnim podacima

skupljenim pri završnom mjerenju.

6. Izračunavanje rezultata

12

Vrste pogrešaka u eksperimentalnim podacima:

- slučajne (neodredive) pogreške,

- sustavne (odredive) pogreške,

- grube pogreške (nastaju zbog neopreza, lijenosti ili nesposobnosti

izvođača analize, pojavljuju se samo povremeno kada se rezultat

razlikuje od svih ostalih podataka u skupu usporednih mjerenja).

SLUČAJNE POGREŠKE UTJEČU UGLAVNOM NA MJERNU

PRECIZNOST.

SUSTAVNE POGREŠKE UTJEČU NA NETOČNOST.

Izvori sustavnih pogrešaka:

- pogreške instrumenta (pripisuju se nesavršenosti mjernih naprava i

nestabilnosti njihovih izvora napajanja strujom),

- pogreške metode (proizlaze iz neidealnosti kemijskog ili fizikalnog

ponašanja analitičkog sustava),

- osobne pogreške (nastaju zbog neopreza, nemara ili osobnih

ograničenja izvođača).

Sustavne pogreške metoda je teško otkriti.

Najbolji način provjere sustavne pogreške analitičke metode jest analiza

standardne referentne tvari pouzdano poznatog sastava.

Sustavne instrumentalne pogreške uglavnom se pronalaze i uklanjaju

baždarenjem.

Većina osobnih pogrešaka može se ukloniti pomnošću i samostegom.

KAKO IH UKLONITI?

13

Preciznost (slaganje između dvaju ili više mjerenja izvedenih na

potpuno isti način) se izražava na nekoliko načina:

- eksperimentalno standardno odstupanje (devijacija) (s) – koristi se kao

mjera preciznosti:

- gdje je označava odstupanje od sredine rezultata i-tog mjerenja. ix - x

N2

ii = 1

(x - x) s =

N - 1

- standardno odstupanje (devijacija) ():

-gdje je N i N-1 broj stupnjeva slobode (N- broj mjerenja)

N2

ii = 1

(x - x) =

N

- relativno standardno odstupanje (RSO) dobije se dijeljenjem

standardnog odstupanja sa sredinom skupa podataka:

RSO = s / x

- varijanca (2, s2) je jednostavno kvadrat standardnog odstupanja:

14

Točnost (ili ispravnost) označuje bliskost rezultata mjerenja i njegove

istinske ili prihvaćene vrijednosti, a izražava se kao pogreška.

Točnost se ne može odrediti egzaktno jer prava vrijednost nikada nije

poznata - umjesto nje upotrebljava se prihvaćena vrijednost.

Točnost mjeri slaganje između rezultata i prave (prihvaćene) vrijednosti.

Preciznost opisuje slaganje između nekoliko rezultata dobivenih na isti

način, može se odrediti jednostavno ponavljanjem mjerenja.

Razlika između TOČNOSTI i PRECIZNOSTI

Velika TOČNOST, mala PRECIZNOST.

Mala TOČNOST, mala PRECIZNOST. Mala TOČNOST, velika PRECIZNOST.

Velika TOČNOST, velika PRECIZNOST.

15

Apsolutna pogreška (E) u mjerenju veličine xi dana je jednadžbom:

E = xi – xt

Gdje je xt prava ili prihvaćena vrijednost.

Relativna pogreška (Er) u postocima dana je izrazom:

i tr

t

x - xE 100 %

x

Točnost se može izraziti kao apsolutna ili relativna pogreška.

VALIDACIJA

Validacijom se potvrđuje da je odabrana analitička metoda pravilno

odabrana za namijenjenu joj svrhu.

To je postupak kojim se određuje i dokumentira prikladnost analitičkog

sustava za određenu namjenu.

Kada se validira neka metoda, određuju se njene izvedbene značajke:

- Točnost (odnosno razlika mjerene i prave vrijednosti uzrokovana

uglavnom sustavnom pogreškom)

- Preciznost (uključuje pojmove ponovljivost i obnovljivost rezultata),

Ponovljivost se odnosi na rezultate koji su dobiveni istom metodom,

istim uzorkom i u istim uvjetima.

Obnovljivost se odnosi na istu metodu i uzorak, ali promijenjene

uvjete izvedbe, npr. mjesto, vrijeme i analitičara.

16

- Linearnost je mogućnost da se metodom unutar radnog područja

dobije izravno proporcionalna ovisnost mjernih rezultata o

koncentraciji analita, što se određuje umjernim postupcima.

- Stabilnost analita i standardnih uzoraka je sposobnost dobivanja istih

mjernih rezultata tijekom duljeg vremenskog razdoblja.

- Selektivnost metode je sposobnost određivanja skupine sličnih

sastojka uzorka.

- Specifičnost je mogućnost nedvosmislenog određivanja analita u

prisutnosti drugih sastojaka smjese.

- Granica kvantitativnosti je najmanja moguća koncentracija analita

koja se može odrediti uz dopuštenu pogrešku.

- Granica dokazivanja je najmanja moguća koncentracija analita koja

se može detektirati ali ne i kvantitativno odrediti.

- Iskoristivost (iscrpak) je svojstvo metode da odredi ukupnu količinu

analita.

- Osjetljivost je svojstvo metode da razlikuje male količine analita, a

karakterizira je nagib umjernog pravca.

Krajnja je svrha postupka validacije osigurati da ispitna metoda udovolji

zahtjevima za određenu uporabu, pri čemu se izvedbeni parametri

metode uspoređuju s postavljenim zahtjevima.

17

ELEKTROGRAVIMETRIJA

Jedna od mogućnosti gravimetrijskog određivanja je u tome da se

traženi sastojak (analit) analizirane tvari izluči iz otopine najčešće u

elementarnom stanju i vagne.

Među najvažnije postupke ove vrste spada elektroanaliza ili

elektrogravimetrijska analiza.

Elektrogravimetrija je jedostavna, umjereno osjetljiva i prilično brza

metoda, ubraja se među najtočnije i najpreciznije metode u kemijskoj

analizi (relativna pogreška uglavnom je otprilike nekoliko promila).

Ne zahtijeva prethodno baždarenje standardnim uzorkom.

Za izvođenje elektrogravimetrije potrebna je znatna struja.

Elektroliza teče do potpune oksidacije ili redukcije analita u produkt

poznatog sastava.

Pri elektrogravimetrijskim analizama nastali produkt se važe kao talog na

elektrodi.

Elektrolitičko taloženje prmjenjuje se dulje od jednog stoljeća za

gravimetrijsko određivanje metala u legurama i rudama.

Princip je metode da se iz otopine metalnog iona izluči metal s pomoću

električne struje na pogodnoj elektrodi.

U većini primjena metal se taloži na izvaganu platinsku katodu nakon

čega se određuje povećanje njezine mase.

U većini slučajeva izvode se katodna određivanja, premda su

moguća i anodna.

18

Pored kvantitativnog izdvajanja, talog mora biti u takvom obliku da se

bez gubitka može isprati, sušiti i mjeriti (vagati).

ELEKTRODE za elektrogravimetriju:

- kao elektrodni materijal najčešće se koristi platina (Pt)

- općenito vrijedi pravilo da elektroda mora biti od plemenitijeg metala

nego što je metal koji se na njoj taloži.

Oblik elektrode je raznolik, a najčešće se upotrebljavaju:

- Winklerova cilindrična katoda od platinske mrežice i njoj odgovarajuća

spiralna anoda i

- Fisherov par cilindričnih elektroda .

Katoda mora imati veliku površinu, tako da je dodirna površina s

elektrolitom a time i površina izlučivanja velika.

Iznimka je taloženje npr. olova (Pb) koji se taloži na platinskoj anodi u

obliku PbO2 (olovo(IV)- dioksid).

Elektrode za elektrogravimetriju

Elektrode po Winkleru Elektrode po Fisheru

19

UREĐAJ ZA ELEKTROGRAVIMETRIJU

Uređaj za elektrogravimetriju Shema jednostavnog

uređaja za elektrogravimetriju

Primjeri elektrogravimetrijskog određivanja

20

ELEKTROGRAVIMETRIJSKO ODREĐIVANJE bakra (Cu) i olova

(Pb) u bakrenoj leguri

Temelji se na kvantitativnom taloženju produkata elektrokemijskih

reakcija na elektrodama (katodi i anodi) i vaganju.

Katoda (redukcija): Cu2+ + 2 e- Cu0

Anoda (oksidacija): Pb2+ + 2H2O - 2 e- PbO2 + 4H+

Na katodi se izluči: Cu.

Na anodi se izluči: PbO2.

Izraz spektroskopija s povijesnog se gledišta odnosi na granu znanosti

koja se bavila svjetlošću (tj. vidljivim zračenjem: od približno 380 nm do

780 nm) razlučenom u komponente, valne duljine, koje tvore spektar.

Tijekom vremena značenje spektroskopije se proširilo, uz proučavanje

svjetlosti uključujući i druge vrste elektromagnetskog zračenja kao što su

X-zrake, zatim ultraljubičasto, infracrveno, mikrovalno i

radiofrekvencijsko zračenje.

SPEKTROSKOPSKE METODE

21

Spektar elektromagnetskog zračenja se dijeli na više dijelova. Podjela ovisi i o znanosti koja koristi spektar. Općenita podjela je na: gama zračenje, rendgensko zračenje, ultraljubičasto zračenje, vidljivu svjetlost, infracrveno zračenje, mikrovalno zračenje i radiovalove.

gama

zračenje

rendgensko

zračenje

ultraljubičasto

zračenje

vidljiva

svjetlost

infracrveno

zračenje radiovalovi

Atomska spektroskopija temeljena na ultraljubičastom i vidljivom zračenju

22

Dodatne prednosti tih metoda su brzina, prikladnost, uglavnom visoka selektivnost te umjerene cijene instrumenata.

Prvi korak svih atomskih spektroskopskih postupaka je atomizacija, proces kojim se uzorak isparava i razgrađuje uz nastajanje atomske pare.

To znači da je atomizacija najkritičniji korak u atomskoj spektroskopiji.

Spektroskopske metode temeljene su na četiri najčešća načina atomizacije:

- atomizacija u plamenu,- elektrotermička atomizacija,- atomizacija u induktivno spregnutoj plazmi i- atomizacija u plazmi istosmjerne struje.

Atomske spektroskopske metode kategorizirane su prema načinu atomiziranja uzorka

SPEKTROSKOPSKE METODE

istosmjerna plazma spektroskopija (DCP)

emisija6000 - 10000istosmjerna argonska plazma

induktivno spregnuta plazma fluorescencijska spektroskopija

fluorescencija

induktivno spregnuta plazma spektroskopija (ICP)

emisija6000 – 8000induktivno spregnuta argonska plazma

elektrotoplinska atomska fluorescencijska spektroskopija

fluorescencija

elektrotoplinska atomska apsorpcijska spektroskopija

apsorpcija1200 – 3000elektrotoplinska

atomska fluoroscencijskaspektroskopija (AFS)

fluorescencija

atomska emisijska spektroskopija (AES)

emisija

atomska apsorpcijska spektroskopija (AAS)

apsorpcija1700 – 3150plamena

Uobičajeni naziv i kratica metode

Temelj metodeTipična temperatura atomizacije, oC

Metoda atomizacije

23

PLAMENA ATOMSKA APSORPCIJSKA SPEKTROSKOPIJA (AAS)

Plamena atomska apsorpcijska spektroskopija je trenutno zbog svoje

jednostavnosti, učinkovitosti i relativno niskih cijena, najčešće

primjenjivana od svih atomskih metoda.

Pod uobičajenim uvjetima, relativna pogreška s plamenom

apsorpcijskom analizom iznosi 1 do 2 %.

Uz posebne mjere opreza taj se broj može smanjiti na nekoliko desetinka

postotka.

0,2100,120V

0,1100,0022Cu

0,4200,025Ni

0,21000,00530Mo

0,0650,00022Mn

0,340,013Cr

0,3300,0055Fe

Emisija, ICPEmisija, plamena

Apsorpcija, elektrotoplinska

Apsorpcija, plamen

element

Detekcijske granice atomskih spektroskopskim metoda za neke kemijske

elemente

(sve su vrijednosti u nanogramima po mililitru = 10-3 g/mL = 10-3 ppm)

24

ATOMSKI APSORPCIJSKI SPEKTROFOTOMETAR, AA-6800, Shimadzu

Uporaba:

za analizu metalnih iona (iz otopina) u različitim uzorcima kao što su metali,

legure, minerali, stijene, tlo, voda, zrak...

ATOMSKI APSORPCIJSKI SPEKTROFOTOMETAR (AAS) mjeri stupanj apsorbancije EMZ od atoma. Princip određivanja:Zračenje se dobiva iz izvora zračenja, šuplje katode, koja je načinjena od kemijskog elementa koji se određuje. EMZ određenog intenziteta iz izvora zračenja, šuplje katode, upućuje se u pobuđeni tj. atomizirani uzorak. Za pobuđivanje odnosno, atomizaciju služi plamen.AAS najčešće kao gorivi plin rabi acetilen uz oksidans zrak. Temperatura plamena acetilen-zrak je oko 2300 oC i na ovaj način može se odrediti 32 kemijska elementa.Za neke kemijske elemente potrebna je veća temperatura pobuđivanja, odnosno atomizacije, tada se kao gorivi plin koristi acetilen uz oksidans dušikov oksid. Temperatura ovog plamena je oko 2900 oC, u ovom plamenu može se odrediti 36 kemijskih elemenata.Dakle AAS može se odrediti 68 kemijskih elemenata.Treba naglasiti da se katode, tj. izvori zračenja proizvode za svaki kemijski element posebno.

25

2550 - 2700KisikVodik

2000 - 2100ZrakVodik

3050 - 3150KisikAcetilen

2600 - 2800Dušikov suboksidAcetilen

2100 - 2400ZrakAcetilen

TEMPERATURA (°C)OKSIDANSGORIVI PLIN

Gorivi plin + oksidans temperatura plamena

Atomizator:

- Kontinuirani - plameni atomizator

- Diskontinuirani – elektrotermički (grafitna peć)

Princip atomske apsorpcijske spektrometrije

I0 I

I < I0

atom

APSORPCIJA EMZ NA ATOMSKOM NIVOU

26

Princip ionizacije plina u katodi i emisije šuplje katode

Žarulja sa šupljom katodom

Optički putovi u dvosnopnom atomskom apsorpciskom spektrofotometru

27

Plamenik s prethodnim miješanjem

28

UV/VIS SPEKTROFOTOMETAR radi na pricipu molekularne apsorpcijske spektrometrije.

Molekularna apsorpcijska spektrometrija u UV (ultraljubičastom) i VIS

(vidljivom) dijelu EMZ koristi se za kvantitativna određivanja anorganskih i

organskih tvari.Instrument je opremljen sa dva izvora EMZ: - volframov izvor za vidljivi dio spektra- deuterijev izvor za ultraljubičasti dio spektra- dva detektora-Radno područje je od 190 do 800 nm.

Princip određivanja:Intenzitet EMZ smanjuje se prolaskom kroz otopinu koja može apsorbirati zračenje. Apsorbancija je proporcionalna koncentraciji.

Glow DischargeOptical Emission Spectrometry

(GD – OES)

Optička emisijska spektrometrijas tinjajućim izbojem

(GD – OES)

29

Uređaj GDS 850, Leco (GD-OES), može se koristiti za:

-Uređaj služi i za KVATITATIVNU POVRŠINSKU DUBINSKU PROFILNU ANALIZU (QPA) slojeva na površini osnovnog materijala.Za kvalitativni sastav prevlaka, te raspored pojedinih elemenata od površine prema dubini ispitnog uzorka.

- Određivanje debljine prevlaka (nm, m),

- Određivanje kemijskog sastava osnovnog materijala,

- Za rutinsku kontrolu u proizvodnji,

- Za istraživanje i razvoj proizvoda.

- Korekcija procesnih parametara,

- Homogenost prevlake,- Određivanje dubine prodiranja površinske modifikacije osnovnog materijala,- Određivanje onečišćenja površine osnovnog materijala,- Difuzija kemijskih elemenata od površine prema unutrašnjosti materiajla,

- Određivanje kemijskog sastava prevlake (maseni udio, atomski udio,

- Masa nanešene prevlake (g/m2),