شیمی تجزیه دستگاهی
فصل ششم
طيف بيني پرتو ايكس
X-ray Spectrometry
مقدمه :
پرتو ايكس :
ßفلورسانس
ß جذب
ß پخش ( پراش )
فلورسانس پرتو ايكس
ß طول موج يا انرژي خطوط نشر
شده فلورسانس اندازهگيري ميشود.
ßاز طول موج در تجزية كيفي و از شدت
طول موج براي تجزيه كمي استفاده ميشود.
فلورسانس پرتو ايكس
ßاز پر كاربردترين روشها در شناسايي
كيفي همچنين در تجزيه هاي نيمهكمّي و كمّي عنصري
تجزيه كيفي ßطيفبيني پاشنده طول موج
ßطيفبيني پاشنده انرژي
دستگاه پاشنده طول موج
ßطيف نمونه به صورت لگاريتم شدت بر حسب زاويه
شناسايي پيكها از مقايسه آنها يا جدولهاي خطوط نشري عناصر
طيفبيني پاشنده انرژي
رابط فرمي ßرابطه طول موج يا انرژي فوتون پرتو ايكس با عدد اتمي عنصري كه فوتون از آن نشر شده است.
ßمقدار ثابت
ßثابت پوششي ßمقدار واحد
ßمتناسب با انرژي ß
با استفاده از رابطه فوق ميتوان هر پيك را به عدد اتمي عناصر موجود دو نمونه نسبت داد ß شناسايي كيفي
تجزيه نيمهكمي
اطلاعات كيفي حاصل از فلورسانس ßاندازهگيري دقيق ارتفاع پيكها ßدادههاي نيمه كمّي
PX = PS WS
PXß شدن نسبي خط بر حسب تعداد سفارش در يك مدت زمان ثابت
WSßجزء وزني عنصر در نمونه
PSß شدت نسبي خطي
نكته :
رابطه مذكور با اين فرض كه نشر حاصل از جزء مورد نظر بدون اثر حضور ساير عناصر نمونه است استفاده ميشود اما چون اين فرض هميشه صادق نميباشد ßتخمين از غلظت ممكن است همراه خطا باشد.
تجزيه كمّي فلورسانس پرتو ايكس
1 ـ روشهاي تك عنصري الف ـ استفاده از استانداردهاي دروني
ب ـ استفاده از افزايش استاندارد
ج ـ استفاده از يك خط پراكنده شده از منبع پرتو ايكس
2 ـ روشهاي چند عنصري
براي تجزيه كمي بايد يك تجزيه كيفي كامل انجام شود تا ساختار كيفي نمونه شناسايي شود سپس يكي از روشهاي زير در تجزيه كمي استفاده شود.
1 ـ معيارگيري نمونه
2 ـ استفاده از ضرايب نفوذ
3 ـ روشهاي بالاتر اساسي
پراش پرتو ايكس :
در آن يك تك بلور در جهت خاصي نسبت به پرتو ايكس قرار داده شده و حداكثر پراش آن تعيين ميشود سپس جهت بلور را تغيير داده و مجدداً حداكثر پراش تعيين ميشود. اين عمل چندين بار تكرار شده تا تصوير دقيق و ظريفي از توزيع شدت تابش پاشيده شده ايجاد شده ß با استفاده از اطلاعات حاصله ميتوان ساختار بلور را شناسايي كرد ßاستفاده در تعيين ساختار بسياري از مولكولها و تركيبات آلي و معدني
كاربرد وسيع براي تعيين خواص فيزيكي فلزات ، مواد پليمري و جامدات و شناسايي كيفي تركيبات بلوري
تهيه نمونه در پراش پرتو ايكس ß
نمونه بايد بصورت پودر يكنواخت باشد ßامكان قرار
گرفتن بلورهاي ريز در جهتهاي مختلف فضا وجود دارد و وقتي پرتو ايكس از اين مجموعه ميگذرد ميتوان انتظار داشت كه مقدار قابل ملاحظهاي از ذرات طوري جهتگيري كنند كه شرط براگ براي انعكاس از هر فاصله بين صفحهاي ممكن برآورد شود.
نحوه نگهداري نمونهها داخل لولههاي مويين شيشهاي با ديوارة نازك با يك نگهدارنده غير بلوري مناسب مخلوط و به شكل مناسب تبديل كرد
جذب پرتو ايكس ß كاربرد ديگري از طيفبيني پرتو ايكس براي تشخيص در پزشكي ، اندازهگيري ضخامت و عمق مايعات جاذب ، اندازهگيري ضخامت پوششهاي فلزي و ...
روشهاي جذبي : 1 ـ روشهاي جذبي مستقيم
2 ـ روش لبة جذب
آزمايش 6 ـ 2 تعيين ساختار بلوري با پراش پرتو
ايكس توسط روش پودر
مقدمه : يكي از رايجترين روشهاي تعيين بلور روش پودر يا روش دباي ـ شرر ميباشد.
يك پرتو تكفام ايكس ßعبور از بلورهاي ريز كه در جهات تصادفي قرار گرفتهاند ß ثبت الگوي پراش روي فيلم.
طيف حاصل نمودار شدت بر حسب فاصله است كه از آن براي تعيين ساختار بلوري و نوع تركيب بلوري( تجزيه كيفي ) استفاده ميشود
فصل هفتم
طيفبيني جرمي
MASS Spectrometry
مراحل كار :
1 ـ خشك كردن نمونه
2 ـ پودر كردن نمونه
3 ـ آماده كردن نمونه در محفظه مخصوص دستگاه
4 ـ رعايت نكات ايمني
5 ـ انتخاب ولتاژ مناسب
6 ـ انتخاب صافيهاي مناسب
تعيين فاصله
7 ـ محاسبه و تعيين مشخصات پيكها تعيين شدت پيكها
تعيين فاصله سطوح
8 ـ تعيين نوع بلور
مقدمه :
ـ طيفبيني جرمي در تعيين جرم مولكولي تركيبات ، تعيين ايزوتوپهاي عنصر ، شناسايي تركيبات آلي ، تجزيه كيفي و كمي مواد ، مشخص كردن سن لايههاي زمين ، تحقيقات فضايي و علوم جوي ، جرمشناسي و غيره كاربرد وسيعي دارد.
در طيفبيني جرمي
ßتبديل اجزاي سازنده نمونه به يونهاي گازي سريع الحركت ßتفكيك بر اساس جرم به بار ß طيف جرمي.
طيفبينهاي جرمي شامل: 1 ـ قسمت وارد كردن نمونه
2 ـ منبع يون يا اتاقك يونش
3 ـ تجزيهگر جرمها
4 ـ آشكارساز
5 ـ ثبات
عموماً دستگاهها را بر اساس ترتيب قرار گرفتن ميداني كه در سيستم تجزيهگر از آن استفاده ميشود تقسيمبندي ميشوند.
طيفبينهاي جرمي 1 ـ طيفبيني جرمي مغناطيسي
2 ـ طيفبينهاي تمركز دوگانه
3 ـ طيفبيني جرمي فركانس راديويي
4 ـ طيفبينهاي جرمي زمان پرواز
5 ـ طيفبينهاي جرمي چهارقطبي
6 ـ طيفبين جرمي تك قطبي
7 ـ طيفبني جرمي امگاترون
روشهاي يونش :
1 ـ يونش بمباران الكتروني
2 ـ يونش شيميايي
3 ـ يونش ميداني
4 ـ يونش فوتوني
5 ـ يونش گرمايي
6 ـ يونش جرقهاي
7 ـ يونش به روش بمباران اتمي
8 ـ يونش از طريق ميدان
مقايسه طيفهاي جرمي اورتال ( 240 MW = ) ؛ ( الف ) يونش شيميايي و ( ب ) بمباران الكتروني
مقايسه طيف جرمي حاصل از روشهاي يونش ميداني و بمباران الكتروني
سيستمهاي نمونهگذاري :
نمونه گازي ßتزريق توسط بطريهاي شيشهاي يا استوانههاي فلزي
مايعات فرار ß با استفاده از روشهاي دماهاي كم تزريق ميشود
مايعات غير فرار ßاستفاده از سيستمهاي حرارتي
جامدات ßقرار دادن در محفظه ويژه ßتبخير در اثر گرما و ورود به دستگاه
اخيراً روشهاي ورودي مستقيم براي جامدات با فشار بخار كم و براي مقادير كم نمونه مورد استفاده قرار ميگيرد.
تجزيه كمي توسط دستگاه طيفبيني جرمي :
1 ـ حل معادلات خطي
2 ـ روش كاستن ß
Pt = PA + PB + PC + PD
Xt = 1 = XA + XB + XC + XD
bPt = 1
(PA)b = XA
(PB)b = XA
3 ـ روش دقيقسازي ايزوتوپي
معبد آناهيتاى شهرستان كنگاور