Zhrnutie na Plameňová atómová spektrometria a aplikácie

## Úvod Plameňová atómová spektrometria je súbor analytických metód založených na interakcii elektromagnetického žiarenia s voľnými atómami v plynnom stave. Metódy sa rozdeľujú na emisnú (FAES, plameňová fotometria) a absorpčnú (AAS) a používajú sa na kvantitatívne stanovenie prvkov v roztokoch, najmä v biologických vzorkách. > Definícia: Plameňová atómová spektrometria je analytická technika, pri ktorej sa z roztoku tvorí aerosol, atomizuje sa v plameni a meria sa emisné alebo absorpčné spektrum voľných atómov. ## Základné princípy ### 1) Emisná plameňová spektrometria (FAES / plameňová fotometria) - Princip: vzorka sa rozprašuje do plameňa, kde sa rozpúšťadlo odparí a zlúčeniny disociujú na voľné atómy. Excitované atómy pri návrate do základného stavu emitujú svetlo so vlnovou dĺžkou charakteristickou pre daný prvok. - Pozorovanie: intenzita emitovaného žiarenia je priamo úmerná koncentrácii atómov prvku vo vzorke. > Definícia: Emisná spektrometria meria svetlo emitované excitovanými atómami pri návrate do základného stavu. ### 2) Atómová absorpčná spektrometria (AAS) - Princip: voľné atómy v plameni absorbujú svetlo presne na tých vlnových dĺžkach, ktoré by samy emitovali. Zdrojom žiarenia je zvyčajne lampa s dutou katódou špecifická pre analyzovaný prvok. - Závislosť signálu: podľa Lambert–Beerovho zákona je počet absorbovaných fotónov úmerný počtu atómov, teda koncentrácii v skúmanom objeme. > Definícia: AAS je metóda kvantifikácie prvkov meraním absorpcie monochromatického žiarenia voľnými atómami v atómovacom prostredí. ## Prístrojové vybavenie a postupy 1. Horák (plameň) – zmes paliva a oxidačného plynu. 2. Rozprašovač – tvorí aerosol z roztoku. 3. Atomizátor – miesto, kde sú atómy v plynnom stave. 4. Zdroj žiarenia: pre FAES je to samotný plameň (emisné čiary), pre AAS lampa s dutou katódou. 5. Monochromátor alebo filtre – separácia vlnových dĺžok: - Filtre: šírka pásma 8–15 nm (nižšia selektivita). - Optická mriežka: šírka pásma 0,3–0,8 nm (vyššia selektivita). 6. Detektor: fotobunka alebo fotonásobič (PMT). ### Vnútorný štandard - Pri analýze biologických vzoriek sa často pridáva **vnútorný štandard** (prvok, ktorý v daných vzorkách bežne nie je prítomný, napr. $\ce{Li}$ alebo $\ce{Cs}$) na korekciu variácií v rozprašovaní, tlaku plynov alebo viskozite vzorky. ## Interferencie a ich eliminácia - Optické interferencie: vznikajú prekrytím spektrálnych čiar; riešenie: užšie šírky pásma (mriežka) alebo korekčné postupy. - Transportné interferencie: spôsobené viskozitou a povrchovým napätím vzorky, ktoré menia tvorbu aerosólu; riešenie: úprava matricou alebo štandardná pridávka. - Vzájomné ovplyvnenie prvkov (napr. Na a K): energia sa môže prenášať z excitovaného sodíka na draslík, čo zvyšuje emisiu draslíka. Pridanie líthia na začiatku analýzy dokáže pohltiť túto energiu a stabilizovať signál. ## Špecifiká pri biologických vzorkách: uvoľňovacie činidlá - Vznik termostabilných komplexov (napr. s fosfátmi), ktoré bránia atomizácii. - Použitie solí lantánu alebo stroncia (napr. $\ce{LaCl3}$) na uvoľnenie vápnika a horčíka z týchto komplexov. ## Porovnanie FAES a AAS | Vlastnosť | FAES (emisná) | AAS (absorpčná) | |---|---:|---:| | Zdroj signálu | plameň (emisia) | lampa s dutou katódou (monochromatické žiarenie) | | Selektivita | nižšia pri filtroch, vyššia pri mriežke | vysoká (čiarové spektrá) | | Typ merania | emisné čiary | absorpčné čiary | | Použitie v klinike | Na, K, Li | Ca, Mg, stopové prvky (>60 prvkov) | | Citlivosť | dobrá pre dominantné alkálie | vyššia citlivosť pre mnoho stopových prvkov | | Interferencie | energetické prenosy medzi prvkami | matrícové a spektrálne interferencie | Fun fact: Plameňová fotometria bola jednou z prvých rutinných metód na stanovenie sodíka a draslíka v laboratórnej praxi, pretože farebné čiarové spektrá sú ľahko pozorovateľné aj vizuálne. ## Praktické príklady a aplikácie 1. Stanovenie sodíka v sére pacienta s dehydratáciou pomocou FAES: roztok sa zriedi a roz