مطيافية الانبعاث الذري

مطيافية الانبعاث الذري ( AES ) هي طريقة للتحليل الكيميائي تستخدم شدة الضوء المنبعث من اللهب أو البلازما أو القوس أو الشرارة عند طول موجي معين لتحديد كمية عنصر في عينة. يعطي طول موجة الخط الطيفي الذري في طيف الانبعاث هوية العنصر بينما تكون شدة الضوء المنبعث متناسبة مع عدد ذرات العنصر. يمكن إثارة العينة بطرق مختلفة.

يسمح لنا مطياف الانبعاث الذري بقياس التفاعلات بين الإشعاع الكهرومغناطيسي والذرات والجزيئات الفيزيائية. يتم قياس هذا التفاعل في شكل موجات كهرومغناطيسية تمثل التغيرات في الطاقة بين مستويات الطاقة الذرية. عندما تحترق العناصر باللهب، فإنها تصدر إشعاعًا كهرومغناطيسيًا يمكن تسجيله في شكل خطوط طيفية . كل عنصر له خط طيفي فريد من نوعه نظرًا لحقيقة أن كل عنصر له ترتيب ذري مختلف، لذلك تعد هذه الطريقة أداة مهمة لتحديد تركيبة المواد. كان روبرت بنسن وجوستاف كيرشوف أول من أسس مطياف الانبعاث الذري كأداة في الكيمياء. ^[1]

عندما يحترق عنصر ما في لهب، تنتقل ذراته من الحالة الإلكترونية الأساسية إلى الحالة الإلكترونية المثارة. وعندما تتحرك الذرات في الحالة المثارة مرة أخرى إلى الحالة الأساسية، فإنها تصدر الضوء. تُستخدم معادلة بولتزمان لربط درجة الحرارة بعدد الذرات في الحالة المثارة حيث تشير درجات الحرارة الأعلى إلى عدد أكبر من الذرات المثارة. تُكتب هذه العلاقة على النحو التالي:

${\frac {n_{upper}}{n_{lower}}}={\frac {g_{upper}}{g_{lower}}}e^{-(\varepsilon _{upper}-\varepsilon _{lower})}/k_{B}T$

حيث أن n _العلوي و n _السفلي هما عدد الذرات في مستويات الطاقة العليا والسفلى، و g _العلوي و g _السفلي هما الانحطاطات في مستويات الطاقة العليا والسفلى، و ε _العلوي و ε _السفلي هما طاقات مستويات الطاقة العليا والسفلى. يمكن تشتيت أطوال موجات هذا الضوء وقياسها بواسطة أحادي اللون ، ويمكن الاستفادة من شدة الضوء لتحديد عدد الإلكترونات الموجودة في الحالة المثارة. ^[2] بالنسبة إلى مطيافية الانبعاث الذري، يتم قياس الإشعاع المنبعث من الذرات في الحالة المثارة على وجه التحديد بعد إثارتها بالفعل.

يمكن الحصول على الكثير من المعلومات من استخدام مطيافية الانبعاث الذري من خلال تفسير الخطوط الطيفية الناتجة عن إثارة الذرة. يمكن أن يوفر عرض الخطوط الطيفية معلومات حول درجة حرارة الذرة الحركية وكثافة الإلكترون . يعد النظر إلى الكثافات المختلفة للخطوط الطيفية مفيدًا لتحديد التركيب الكيميائي للمخاليط والمواد. يستخدم مطيافية الانبعاث الذري بشكل أساسي لتحديد تركيبة مخاليط الجزيئات نظرًا لحقيقة أن كل عنصر له طيفه الفريد. ^[3]

لهب

يتم إدخال عينة من مادة (محلل) إلى اللهب كغاز أو محلول مرشوش أو إدخالها مباشرة إلى اللهب باستخدام حلقة صغيرة من الأسلاك، وعادة ما تكون من البلاتين. تعمل الحرارة المنبعثة من اللهب على تبخير المذيب وكسر الروابط داخل الجزيئات لتكوين ذرات حرة. كما تعمل الطاقة الحرارية على إثارة الذرات إلى حالات إلكترونية مثارة والتي تصدر بعد ذلك الضوء عندما تعود إلى الحالة الإلكترونية الأساسية. يصدر كل عنصر ضوءًا بطول موجي مميز، والذي يتم تشتيته بواسطة شبكة أو منشور ويتم اكتشافه في جهاز قياس الطيف.

تظهر أيونات الصوديوم الذرية التي تبعث الضوء في اللهب انبعاثًا أصفر ساطعًا للغاية عند الطول الموجي 588.9950 و 589.5924 نانومتر.

أحد التطبيقات المتكررة لقياس الانبعاث باستخدام اللهب هو تنظيم المعادن القلوية للتحليلات الصيدلانية. ^[4]

البلازما المقترنة بالحث

تستخدم تقنية التحليل الطيفي للانبعاث الذري للبلازما المقترنة بالحث (ICP-AES) بلازما مقترنة بالحث لإنتاج ذرات وأيونات مثارة تصدر إشعاعًا كهرومغناطيسيًا عند أطوال موجية مميزة لعنصر معين . ^[5]^[6]

تتمثل مزايا ICP-AES في حد الكشف الممتاز والنطاق الديناميكي الخطي والقدرة على تعدد العناصر والتداخل الكيميائي المنخفض والإشارة المستقرة والقابلة للتكرار. تتمثل العيوب في التداخلات الطيفية (خطوط الانبعاث المتعددة) والتكلفة ونفقات التشغيل وحقيقة أن العينات يجب أن تكون عادةً في محلول سائل. يتكون مصدر الانبعاث للبلازما المقترنة بالحث (ICP) من ملف تحريض وبلازما. ملف الحث هو ملف من الأسلاك يتدفق من خلاله تيار متناوب. يحفز هذا التيار مجالًا مغناطيسيًا داخل الملف، مما يربط قدرًا كبيرًا من الطاقة بالبلازما الموجودة في أنبوب الكوارتز داخل الملف. البلازما عبارة عن مجموعة من الجسيمات المشحونة (الكاتيونات والإلكترونات) القادرة، بحكم شحنتها، على التفاعل مع المجال المغناطيسي. تتشكل البلازما المستخدمة في الانبعاثات الذرية عن طريق تأين تيار متدفق من غاز الأرجون. تنشأ درجة حرارة البلازما العالية من التسخين المقاوم أثناء تحرك الجسيمات المشحونة عبر الغاز. نظرًا لأن البلازما تعمل عند درجات حرارة أعلى بكثير من اللهب، فإنها توفر ذرات أفضل وعددًا أكبر من الحالات المثارة. الشكل السائد لمصفوفة العينة في ICP-AES اليوم هو عينة سائلة: ماء محمض أو مواد صلبة مهضومة في أشكال مائية. يتم ضخ العينات السائلة في جهاز الرذاذ وحجرة العينة عبر مضخة تمعجية. ثم تمر العينات عبر جهاز رذاذ يخلق ضبابًا ناعمًا من جزيئات السائل. تتكثف قطرات الماء الأكبر على جوانب حجرة الرش ويتم إزالتها عبر الصرف، بينما تتحرك قطرات الماء الدقيقة مع تدفق الأرجون وتدخل البلازما. مع انبعاث البلازما، من الممكن تحليل العينات الصلبة مباشرة. تشمل هذه الإجراءات دمج التبخير الكهروحراري، والاستئصال بالليزر والشرارة، والتبخير بالتفريغ المتوهج.

شرارة وقوس

تُستخدم مطيافية الانبعاث الذري بالشرارة أو القوس لتحليل العناصر المعدنية في العينات الصلبة. بالنسبة للمواد غير الموصلة، تُطحن العينة بمسحوق الجرافيت لجعلها موصلة . في طرق مطيافية القوس التقليدية، عادةً ما يتم طحن عينة من المادة الصلبة وتدميرها أثناء التحليل. يتم تمرير قوس كهربائي أو شرارة عبر العينة، مما يؤدي إلى تسخينها إلى درجة حرارة عالية لإثارة الذرات الموجودة بداخلها. تصدر ذرات المحلل المثارة الضوء عند أطوال موجية مميزة يمكن تشتيتها باستخدام أحادي اللون واكتشافها. في الماضي، لم تكن ظروف الشرارة أو القوس محكومة بشكل جيد عادةً، وكان تحليل العناصر في العينة نوعيًا . ومع ذلك، يمكن اعتبار مصادر الشرارة الحديثة ذات التفريغات المتحكم فيها كمية. يتم استخدام كل من تحليل الشرارة النوعي والكمي على نطاق واسع لمراقبة جودة الإنتاج في مرافق الصب والمسابك المعدنية.

انظر أيضا

مراجع

^ ثاكور، سوريا ن. (2020-01-01)، سينغ، جاغديش ب.؛ ثاكور، سوريا ن. (المحررون)، "الفصل 2 - مطيافية الانبعاث الذري"، مطيافية الانهيار المستحث بالليزر (الطبعة الثانية) ، أمستردام: إلسفير، ص 23-40، doi :10.1016/b978-0-12-818829-3.00002-2، ISBN 978-0-12-818829-3تم الاسترجاع بتاريخ 2024-11-13
^ Engel, Thomas; Hehre, Warren J.; Angerhofer, Alex (2019). الكيمياء الكمومية والتحليل الطيفي: الكيمياء الفيزيائية (الطبعة الرابعة). نيويورك: بيرسون. ISBN 978-0-13-480459-0.
^ لاجونين، لوري هـ.؛ بيراماكي، ب.؛ لاجونين، لوري هـ.ج. (2004). التحليل الطيفي الكيميائي عن طريق الامتصاص والانبعاث الذري . الجمعية الملكية للكيمياء (الطبعة الثانية). كامبريدج: الجمعية الملكية للكيمياء. رقم ISBN 978-0-85404-624-9.
^ Stáhlavská A (أبريل 1973). "[استخدام أساليب التحليل الطيفي في تحليل الأدوية. 1. تحديد المعادن القلوية باستخدام قياس الضوء باللهب الانبعاثي]". Pharmazie (باللغة الألمانية). 28 (4): 238–9. PMID 4716605.
^ ستيفانسون أ، جونارسون آي، جيرود ن (2007). "طرق جديدة لتحديد الكربون غير العضوي والعضوي والإجمالي المذاب في المياه الطبيعية بشكل مباشر باستخدام كروماتوغرافيا الأيونات الخالية من الكواشف ومطيافية الانبعاث الذري البلازمي المقترن بالحث". التحليل. الكيمياء. أكتا . 582 (1): 69-74. doi :10.1016/j.aca.2006.09.001. PMID 17386476.
^ Mermet, JM (2005). "هل لا يزال من الممكن والضروري والمفيد إجراء البحوث في مجال مطيافية الانبعاث الذري ICP؟". J. Anal. At. Spectrom . 20 : 11–16. doi :10.1039/b416511j.|url=http://www.rsc.org/publishing/journals/JA/article.asp?doi=b416511j%7Cformat=%7Caccessdate=2007-08-31

فهرس

رينولدز، آر جيه؛ تومسون، كيه سي (1978). التحليل الطيفي للامتصاص الذري والفلورسنت وانبعاث اللهب: نهج عملي . نيويورك: وايلي. ISBN 0-470-26478-0.
أودن، بيتر سي. (1992). الكشف الكروماتوغرافي الخاص بالعناصر عن طريق التحليل الطيفي للانبعاث الذري . كولومبوس، أوهايو: الجمعية الكيميائية الأمريكية . رقم ISBN 0-8412-2174-X.

روابط خارجية

"دورة تدريبية في مطيافية الانبعاث الذري". تم أرشفة النسخة الأصلية في 2006-05-01.
الوسائط ذات الصلة بـ مطيافية الانبعاث الذري في ويكيميديا كومنز

Original text

Rate this translation

Your feedback will be used to help improve Google Translate

[1] ثاكور، سوريا ن. (2020-01-01)، سينغ، جاغديش ب.؛ ثاكور، سوريا ن. (المحررون)، "الفصل 2 - مطيافية الانبعاث الذري"، مطيافية الانهيار المستحث بالليزر (الطبعة الثانية) ، أمستردام: إلسفير، ص 23-40، doi :10.1016/b978-0-12-818829-3.00002-2، ISBN 978-0-12-818829-3تم الاسترجاع بتاريخ 2024-11-13

[2] Engel, Thomas; Hehre, Warren J.; Angerhofer, Alex (2019). الكيمياء الكمومية والتحليل الطيفي: الكيمياء الفيزيائية (الطبعة الرابعة). نيويورك: بيرسون. ISBN 978-0-13-480459-0.

[3] لاجونين، لوري هـ.؛ بيراماكي، ب.؛ لاجونين، لوري هـ.ج. (2004). التحليل الطيفي الكيميائي عن طريق الامتصاص والانبعاث الذري . الجمعية الملكية للكيمياء (الطبعة الثانية). كامبريدج: الجمعية الملكية للكيمياء. رقم ISBN 978-0-85404-624-9.

[pmid4716605-4] Stáhlavská A (أبريل 1973). "[استخدام أساليب التحليل الطيفي في تحليل الأدوية. 1. تحديد المعادن القلوية باستخدام قياس الضوء باللهب الانبعاثي]". Pharmazie (باللغة الألمانية). 28 (4): 238–9. PMID 4716605.

[pmid17386476-5] ستيفانسون أ، جونارسون آي، جيرود ن (2007). "طرق جديدة لتحديد الكربون غير العضوي والعضوي والإجمالي المذاب في المياه الطبيعية بشكل مباشر باستخدام كروماتوغرافيا الأيونات الخالية من الكواشف ومطيافية الانبعاث الذري البلازمي المقترن بالحث". التحليل. الكيمياء. أكتا . 582 (1): 69-74. doi :10.1016/j.aca.2006.09.001. PMID 17386476.

[6] Mermet, JM (2005). "هل لا يزال من الممكن والضروري والمفيد إجراء البحوث في مجال مطيافية الانبعاث الذري ICP؟". J. Anal. At. Spectrom . 20 : 11–16. doi :10.1039/b416511j.|url=http://www.rsc.org/publishing/journals/JA/article.asp?doi=b416511j%7Cformat=%7Caccessdate=2007-08-31

ف ت هـ الكيمياء التحليلية
الأجهزة	مطياف الامتصاص الذري مطياف انبعاث اللهب كروماتوجرافيا الغاز كروماتوجرافيا سائلة عالية الأداء مطياف الأشعة تحت الحمراء مطياف الكتلة جهاز قياس نقطة الانصهار مجهر مطياف بصري مطياف ضوئي
التقنيات	قياس السعرات الحرارية الكروماتوغرافيا طرق التحليل الكهربائي التحليل الوزني مطيافية حركة الأيونات مطيافية الكتلة التحليل الطيفي المعايرة
أخذ العينات	التقطيع والتقطيع إلى أرباع تخفيف الذوبان الترشيح الإخفاء السحق إعداد العينة عملية الفصل أخذ العينات الفرعية
معايرة	القياسات الكيميائية منحنى المعايرة تأثير المصفوفة المعيار الداخلي إضافة قياسية تخفيف النظائر
منشورات بارزة	المحلل تحليلات كيميائية أكتا الكيمياء التحليلية والتحليلية الحيوية الكيمياء التحليلية الكيمياء الحيوية التحليلية
فئة الموارد المشتركة منفذ مشروع ويكي

اللغة	العربية (RTL)
روابط موسوعية	30 رابطاً
المصدر الأصلي	ويكيبيديا ↗