Shrnutí na Atomová spektroskopie a její metody

## Úvod Atomová spektroskopie zkoumá interakce mezi atomy a elektromagnetickým zářením. Hlavním cílem je identifikovat a kvantifikovat prvky ve vzorcích tím, že sledujeme absorpci nebo emisi záření volnými atomy nebo atomy excitovanými v pevném či plazmovém prostředí. > Definice: Atomová spektroskopie je soubor analytických metod, které detekují elementární složení vzorků sledováním absorpce nebo emise elektromagnetického záření jednotlivými atomy. ## Hlavní skupiny metod - **Absorpční metody** (měří pohlcené záření volnými atomy) – nejznámější je AAS (atomová absorpční spektrometrie). - **Emisní metody** (měří záření emitované excitovanými atomy) – plamenová emisní spektrometrie (FES), ICP-OES. - **RTG/metody v oblasti rentgenů** (využívají excitaci vnitřních elektronů) – XRF, PIXE, ESCA, Augerova spektrometrie. ## Atomová absorpční spektrometrie (AAS) ### Princip Vzorek se rozloží na volné atomy v plynné fázi a měří se, kolik monochromatického záření atomy absorbují. Absorpce je měřena jako pokles intenzity záření procházejícího vzorkem. > Definice: AAS je metoda, kde volné atomy v plynném stavu absorbují UV-VIS záření charakteristické pro určený prvek. ### Zdroje záření - Výbojka s dutou katodou (hollow cathode lamp) – čárový, prakticky element-specifický zdroj. - Bezelektrodová výbojka – excitace radiofrekvenčním polem (polychromatický zdroj pro některé aplikace). ### Atomizace (převedení vzorku na volné atomy) 1. Plamenová atomizace (FA-AAS) - Kontinuální nasávání kapalného vzorku do zmlžovače; vznik aerosolu, který se přivádí do plamene. - Paliva: acetylen; oxidovadla: vzduch nebo oxid dusný. - Hořák: štěrbinový, laminárně předmíchaný plamen. - Vzniká tepelná disociace a reakce s radikály v plameni. - Typické použití: běžná kvantifikace kovů v roztocích. 2. Elektrotermická atomizace (ETA-AAS) - Grafitová kyveta/trubička se ohřívá elektrickým proudem; používá se pro velmi nízké koncentrace (vyšší citlivost než plamen). 3. Speciální techniky - Např. hydride generation, cold vapor pro rtut a další volatilní formy. ### Detektory a měření - Detektory: fotonásobič, polovodičové detektory. - Postup měření: volba vhodné výbojky podle stanovovaného prvku; měření absorbance; korekce absorpce matrice (např. deuteriová lampa); řešení interferencí (matrice, netěkavé soli, ionizační a spektrální interference). ### Aplikace AAS - Kvantitativní stanovení stopových koncentrací kovových iontů v biologických, environmentálních a průmyslových vzorcích. - Nevhodné pro kompletně neznámé prvky (zdroj musí být specifický pro prvek). Did you know that AAS běžně dosahuje detekčních limitů v řádu ppb (ng/mL) pro mnohé kovy při použití elektrotermické atomizace? ## Emisní metody ### Princip Vzorek se rozloží na volné atomy a atomy/excitované částice emituji záření při návratu do nižších energetických hladin. Měří se intenzita emitovaného záření. ### Excitační prostředí - Plamen (FES) - Elektrická jiskra nebo oblouk (spektrální analýza kovů) - Indukčně vázané plazma (ICP-OES) ### Plamenová emisní spektrometrie (FES) - Atomizace a excitace probíhá v plameni; teplota plamene závisí na palivu: vodík/vzduch $\,2\,500\ ^\circ\mathrm{C}$, acetylen/vzduch $\,2\,700\ ^\circ\mathrm{C}$, acetylen/N_2O $\,3\,200\ ^\circ\mathrm{C}$. - Signál silně závisí na experimentálních podmínkách (teplota, složení plamene, tlaky). - Použití: stanovení prvků jako Na$^+$, K$^+$ v klinické diagnostice. ### ICP-OES (optická emisní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem) - Vysokoteplotné plazma ionizuje a excitující atomy; vysoká citlivost a multielementární měření. - Použití v průmyslu, environmentální analýze a geochemii. ### Optická emisní spektrometrie jiskrou/obloukem - Excitace elektrickou jiskrou nebo obloukem, často v metalurgii pro analýzu kovových slitin. Věděli jste, že ICP-OES umožňuje současné stanovení desítek prvků v jediném měření díky širokému spektrálnímu pokrytí plazmy? ## Rentgenová oblast a metody založené na excitac