Ugrás a tartalomhoz

ATOMABSZORPCIÓS SPEKTROMETRIA

Dr. Posta József

Hallgatói Információs Központ

Az alapállapotú és gerjesztett atomok aránya

Az alapállapotú és gerjesztett atomok aránya

A szabad atomoknak két energiaállapot (i és k szint) közötti megoszlása adott hőmérsékleten termikus egyensúly alapján valósul meg. Egy kiválasztott hőmérsékleten az i és k energiaszinten előforduló atomok számát az alábbiak szerint adhatjuk meg:

(36)

(37)

ahol

  • ni és nk - az adott energiaszinten levő atomok száma

  • Ei és Ek - az adott szintekhez tartozó energia nagysága

  • c - Ei és Ek-tól független állandó

  • k - Boltzmann állandó

  • T - abszolút hőmérséklet

  • gi és gk - statisztikus súlyok

A gi és gk statisztikus súlyok is elektronszerkezeti állandók, az adott (i és k szintű) energiaállapot felépítéséhez szükséges Zeeman és hiperfinom atomi szintek számát adják meg.

A két energiaszinthez tartozó atomszám arányát felírva az alábbi összefüggést kapjuk.

(38)

Ha a (38) összefüggésben az i szintet az alapállapotú atomi szintnek tekintjük, amelynek az energiaértéke Ei = 0, az összefüggés az alábbiak szerint módosul.

(39)

A 0 indexszel az alapállapothoz, 1 indexszel pedig a gerjesztett szinthez tartozó adatokat jelöltük.

2000-4000 K hőmérsékleten, amely tartományban az atomabszorpciós spektrometriás módszerrel lángban és grafitkemencében az alapállapotú szabad atomok előállítása történik, a gerjesztett és az alapállapotú atomok aránya elemenként változik, de a legkönnyebben gerjeszthető elemnél is alig haladja meg az alapállapotú atomok 1%-át. Az 1. táblázatban néhány elemnek az n1/n0 értékeit tüntettük fel különböző hőmérsékleten.

(40)

(1). táblázat - A gerjesztett és alapállapotú atomok arányának függése a hőmérséklettől [12].

ElemGerjesztési energia, eVHullámhossz, nmg1/g0n1/n0
 2000 K3000 K4000 K
Zn5.80213.937.29 ·10-155.58 ·10-101.48 ·10-7
Ca2.93422.731.21 ·10-73.69 ·10-56.03 ·10-4
Na2.11589.020.86 ·10-45.88 ·10-44.44 ·10-3
Cs1.46852.124.44 ·10-47.24 ·10-32.98 ·10-2

Az 1. táblázat adataiból kitűnik, hogy a gerjesztett atomok aránya az alapállapotú atomokhoz viszonyítva az adott hőmérséklettartományban szinte elhanyagolható. Ez nagy előnye az AAS módszernek a lángfotometriához képest. A gerjesztett atomok aránya, amelyet a lángfotometria használ, erősen függ a hőmérséklettől. Adott tartományon belül a lánghőmérséklet ingadozása a gerjesztett atomokat felhasználó lángfotometriában jelentős hibát eredményezhet, az atomabszorpciós elemzésnél ugyanakkor az ebből adódó hiba elhanyagolható.