تحقیق در مورد شركت سهامي آلومينيم ايران ( ايرالكو )‌

تحقیق در مورد شركت سهامي آلومينيم ايران ( ايرالكو )‌

تحقیق در مورد شركت سهامي آلومينيم ايران ( ايرالكو )‌

160 صفحه word|فونت tahoma سايز 14| قابل اجرا در آفيس 2007 و نسخه هاي جديدتر|قابل ويرايش و آماده چاپ
بخشي از تحقيق

پهناي خطوط اتمي 

پهناي خطوط اتمي در طيف بيني اتمي بسيار پر اهميت است . مثلأ از آنجا كه خطوط باريك احتمال تداخل مربوط به همپوشاني را كاهش مي دهند در كارهاي جذبي و نشري بسيار مورد توجه اند . علاوه بر اين به طوري كه بعدأ نشان داده خواهد شد پهناي خط از اهميت زيادي در طراحي دستگاههاي طيف بيني جذب اتمي برخوردار است . به اين دلايل توجه به بعضي متغييرهاي مؤثر بر پهناي خطوط طيفي اتمي مهم است .

خطوط اتمي نشري و جذبي معمولأ متشكل از توزيع متقارن طول موجهائي هستند كه حول ميانگين طول موج    متمركز اند كه طول موج ماكسيمم جذب براي تابش جذب شده يا ماكسيمم شدت تابش نشر شده است . انرژي مربوط به    دقيقأ برابر اختلاف انرژي بين دو حالت كوانتومي براي جذب يا نشر است . از بررسي يك نمودار تراز انرژي نتيجه مي شود كه پهناي يك خط اتمي كه حاوي فقط يك طول موج    تك است يعني از آنجا كه يك خط از انتال يك الكترون بين دو حالت با انرژي تك مقدار گسسته حاصل مي شود صفر است . با وجود اين چند پديده سبب پهن شدن خط مي شوند تمام خطوط اتمي پهناي متناهي دارند توجه كنيد كه پهناي خط يا پهناي مؤثر خط يك خط جذب يا نشر اتمي به صورت پهناي آن بر حسب آحاد طول موج هنگامي كه در نصف علامت ماكسيمم اندازه گيري شود تعريف مي شود . اين نقطه به اين دليل  انتخاب شده است كه اندازه گيري در شدت نصف پيك مي تواند صحيح تر از پايه پيك انجام شود . پهن شدگي خط از چهار منبع شامل 1) اثر عدم قطعيت 2 ) اثر دوپلر 3 ) آثار فشارناشي از برخورد بين اتمهاي هم جنس و اتمهاي خارجي  4 ) آثار ميدان الكتريكي و مغناطيسي سرچشمه مي گيرد .

اثر دما بر طيف اتمي  

دما اثر قابل توجهي بر نسبت بين تعداد ذرات اتمي برانگيخته و نابرانگيخته در يك اتمساز دارد . بزرگي اين اثر را مي توان با استفاده از معادله بولتسمان به دست آورد كه معمولأ به صورت زير نوشته مي شود :

در اينجا NJ    و N0  به ترتيب  تعداد اتمها در حالت برانگيخته و  پايه   K , ثابت   بولتسمان

  ( 23- 10  × 38/1 J/K ‌)   دما بر حسب كلوين  Ej  اختلاف انرژي بين حالت برانگيخته و پايه بر حسب ژول است . كميتهاي Pj   و p 0   ضرايب آماري اند كه با تعداد حالتهاي داراي انرژي برابر در هر تراز كوانتومي تعيين مي شوند . از ديدگاه نظري روشهاي فلوئوررساني و جذبي كمتر به دما بستگي دارند زيرا هر دو اندازه گيري به جاي اتمهاي برانگيخته گرمائي برپايه اتمهاي نابرانگيخته اوليه استوارند . افت و خيزهاي دما در حقيقت آثار غير مستقيمي به چند طريق براندازه گيريهاي فلوئوررساني و جذبي اعمال مي كنند . يك افزايش دردما معمولأ كارايي فرآيند اتمسازي و در نتيجه كل تعداد اتمهاي موجوددر بخار را افزايش مي دهد . اضافه بر اين پهن شگي خطو در نتيجه كاهش در ارتفاع پيك به دليل حركت سريعتر ذرات كه سبب افزايش اثر دوپلر مي شود نيز اتفاق مي افتد . درنهايت تغييرات دما بر درجه يونش آناليست و بنابراين غلظت آناليست نايونيده كه معمولأ تجزيه برپايه آن استوار است تأثير مي گذارد . به دليل اين چند اثر كنترل منطقي دماي شعله براي اندازه گيريهاي كمي فلوئوررساني و جذبي نيز مورد نياز است .  نسبت بزرگ اتمهاي نابرانگيخته به برانگيخته درمحيط اتمسازي به مقايسه جالب ديگري بين سه روش اتمي منجر مي شود . از آنجا كه روشهاي فلوئوررساني و جذب اتمي برپايه جمعيت بسيار بزرگتري از ذرات استوارند شايد به نظر آيد كه هر دو روش از روش نشر حساسترند با وجود اين، اين امتياز به وسيله اين حقيقت خنثي مي شود كه اندازه گيري جذب شامل ارزيابي يك تفاوت است A= Log  p0 – Log p هنگامي كه  و P0  تقريبا“ مشابه باشند خطا هاي نسبي بزرگتري در اين تفاوت بايد انتظار داشت  در نتيجه ، روشهاي نشري و جذبي تمايل دلرند تا در حساسيت مكمل يكديگر باشند . يكي براي يك گروه از عناصر ديگري براي گروه ديگري برتري دارد. بر پايه جمعيت فعال روشهاي فلوئورساني اتمي بايد ، حداقل از لحاظ نظري ، در بين اين سه روش حساسترين باشند.  

 

اتمسازي شعله اي 

در اتمسازي در شعله ، محلولي از نمونه به وسيله مهپاشي كه محلول نمونه را مه اي متشكل از قطرات كوچك مايع تبديل مي كند ، به داخل شعله افشانده مي شود . سپس يك سري فرآيند بهم پيوسته اتفاق مي افتد . اين فرآيند در نهايت به مخلوطي از اتمهاي آناليت ، يونهاي آناليت ،مولكولهاي نمونه مولكولهاي اكسيد آناليت و بدون شك تعدادي گونه هاي مولكولي و اتمي ديگر تشكيل شده از واكنش بين سوخت ، اكسنده و نمونه منجر مي شود با چنين فرآيندهاي پيچيده اي كه اتفاق مي افتد تعجب آور نيست كه اتمسازي نيترين مرحله در طيف بيني شعله اي است و مرحله اي است كه دقت چنين روشهايي را محدود مي كند به دليل ماهيت بحراني مرحله اتمسازي  ،درك مشخصات شعله و متغييرهاي مؤثر براين مشخصات مهم است.

 

 

 

 

انواع شعله هاي استفاده شده در طيف بيني اتمي

سوختها و اكسنده هاي متداول به كار برده شده در طيف بيني شعله اي و گستره تقريبي دما مربوط به هر يك از مخلوطها در جدول زير فهرست شده است:

سوخت            اكسنده                   دما ( درجه سانتي گراد)         ماكسيموم سرعت

گاز طبيعي        هوا                        1700 تا 1900                          39 تا 43

گازطبيعي        اكسيژن                 2700 تا 2800                            370 تا 390

هيدروژن     هوا                   2000 تا 2100                            300 تا 440

هيدروژن     اكسيژن               2250 تا 2700                             900 تا 1400

استيلن              هوا                    2100 تا 2400                             158 تا 266

استيلن              اكسيژن             3050 تا 3150                             1100 تا 2480

استيلن              نيتروزاكسيد        2600 تا 2800                                   285

 

توجه كنيد كه دماهاي 1700 تا2400 با سوختهاي مختلف هنگامي بدست مي آيد كه هوا به عنوان اكسنده به كار برده شود . در اين دماها ، فقط گونه هايي كه به آساني برانگيخته مي شوند ، مانند فلزات قليائي و قليائي خاكي ،طيفهاي نشري مفيد توليد مي كنند . براي گونه هاي فلزات سنگين كه مشكلتر برانگيخته مي شوند بايد اكسيژن يا نيتروز اكسيد به عنوان اكسنده استفاده شود . با سوختهاي متداول ، اين اكسند ها دماهائي از 2500 تا 3100 درجه سانتي گراد توليد مي كنند . سرعت سوختن فهرست شده در ستون چهارم جدول فوق از اين نظر اهميت زيادي برخوردار است كه شعله ها تنها در گستره هاي معيني از سرعت جريان پايدارند . اگر سرعت جريان بيشتر از سرعت سوختن نبتشد ،شعله خود را به داخل مشعل عقب مي كشد و پس زدن شعله اتفاق مي افتد . با افزايش سرعت جريان . شعله تا نقطه اي در بالاي مشعل صعود مي كند . كه در آن سرعت جريان ، تا نقطه اي در بالاي مشعل صعود مي كند كه در آن سرعت جريان و سرعت سوختن برابر مي شود . اين ناحيه جايي است كه شعله پايدار است. در سرعت هاي جريان بيشتر ، شعله صعود مي كند و در نهايت به نقطه اي مي رسد كه در آنجا خاموش مي شود . واضح است كه سرعت جريان مخلوط سوخت / اكسنده يك متغيير مهم است كه بايد دقيقا“ كنترل شود و اين سرعت تا حد زيادي به نوع سوخت و اكسنده استفاده شده بستگي دارد.

 

ساختار شعله

نواحي مهم يك شعله عبارتند از منطقه احتراق اوليه ، ناحيه مخروط داخلي و مخروط خارجي . ظاهر و اندازه نسبي اين نواحي با نسبت سوخت به اكسنده و همچنين نوع سوخت و اكسنده تغيير قابل توجهي مي كند . منطقه احتراق اوليه با نور تابي آبي رنگ خود كه از طيفهاي نواري CH   ، C2و ساير راديكالها ناشي مي شود ، قابل  تشخيص است . تعادل گرمائي معمولأ در اين ناحيه برقرار نمي شود و به همين دليل منطقه احتراق اوليه به ندرت در طيف بيني شعله اي استفاده مي شود . ناحيه مخروط داخلي كه در شعله هاي استوكيومتري هيدرو كربني نسبتأ باريك است ، ارتفاع آن ممكن است در منابع با سوخت غني استيلن ( اكسيژن يا استيلن ) نيترواكسيد به چند سانتي متر برسد . اين منطقه اغلب از اتمهاي آزاد غني است و پر استفاده ترين قسمت شعله در طيف بيني است . مخروط خارجي يك منطقه واكنش ثانويه است كه در آن محصولات مخروط داخلي به اكسيدهاي مولكولي پايدار تبديل مي شوند . نيمرخ يك شعله اطلاعات مفيدي درباره فرآيندهايي كه در قسمتهاي مختلف شعله انجام مي شوند به دست مي دهد ، اين نموداري است كه نواحي شعله را كه مقادير مشابهي براي پارامترهاي مورد نظر دارند آشكار مي كند . بعضي از اين پارامترها عبارتند از : دما ، تركيب شيميائي ، جذب و شدت فلوئوررساني يا تابش .

 

نيمرخ هاي دما 

دماي ماكسيمم كمي بالاتر از منطقه احترق اوليه قرار دارد . مشخصأ مهم است ، به ويژه براي روشهاي نشري كه بخش يكساني از شعله را براي تمام درجه بنديها و اندازه گيريهاي تجزيه اي روي شكاف ورودي متمركز كنيم .

 

نيمرخ هاي جذب شعله اي  

نيمرخ هاي جذب نوعي براي سه عنصر در شكل نشان داده شده است . منيزيم به علت دو اثر متضاد ،ماكسيمم جذب را در حوالي وسط شعله نشان مي دهد . افزايش اوليه در جذب با بزرگترشدن فاصله از پايه ، از افزايش تعداد اتمهاي منيزيم توليد شده به وسيله قرار گرفتن طولانيتر در معرض گرماي شعله ناشي مي شود . با وجود اين با نزديك شدن به منطقه خارجي ، اكسايش قابل توجه منيزيم شروع مي شود از آنجا كه ذرات اكسيد تشكيل شده در طول موج به كار رفته ناجاذب اند ابن فرآيند به كاهش تدريجي در جذب منجر مي شود . بنابراين براي دستيابي به ماكسيمم حساسيت تجزيه اي ، شعله بايد نسبت به باريكه تنظيم شود تا اينكه يك ماكسيمم جذب به دست آيد .

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    

 

 

 

 

 

 

رفتار نقره كه به آساني اكسيد نمي شود . كاملأ متفاوت است در اينجا يك افزايش پيوسته در تعداد اتمها و بنابراين جذب از پايه تا پيرامون شعله مشاهده مي شود . در مقابل ، كروم كه اكسيدهاي خيلي پايدار تشكيل مي دهد يك كاهش پيوسته در جذب در نزديكي نوك مشعل نشان مي دهد از اين مشاهده نتيجه مي شود كه تشكيل اكسيد از ابتدا غالب است . مشخصأ بخش متفاوتي از شعله بايد براي تجزيه هر يك از اين عناصر استفاده شود .

 

نيمرخ هاي نشري

شدت نشر به طور بحراني به سرعتي كه در آن نمونه به داخل شعله هدايت مي شود بستگي دارد . در ابتدا شدت خط با افزايش سرعت جريان در نتيجه افزايش تعداد اتمهاي كلسيم به سرعت صعود مي كند . به هر حال ، يك ماكسيمم تيز در شدت اتفاق مي افتد كه فراي آن ، افزايش جريان محلول ، دماي شعله و همچنين شدت را كاهش مي دهد.  جايي كه طيفهاي نواري مولكولي اساس تجزيه نشري را تشكيل مي دهند ، ماكسيمم جذب اغلب اوقات در قسمت پاينتر شعله ظاهر مي شود . مثلأ كلسيم يك نوار مفيد در ناحيه 540 تا nm  560 تقليد مي كند كه احتمالأ مربوط به وجود Caoh  در شعله است ماكسيمم شدت اين نوار نشري در لبه هاي منطقه احتراق اوليه ظاهر مي شود و به سرعت در ناحيه مخروط داخلي كاهش مي يابد ، همچنان كه مولكولهاي ناشر در دماهاي بالاتر ناحيه دومي تفكيك مي شوند .

پيچيده ترين دستگاههاي طيف بيني نشري شعله اي به تكفامسازهائي مجهزاند كه تابش رااز بخش نسبتأ كوچكي از شعله نمونه برداري مي كنند ، بنابراين تنظيم موقعيت شعله نسبت به شكاف ورودي تعيين كننده است . از طرف ديگر نور صافي دار بخش بسيار بزرگتري از شعله را به كار مي برند و در آنها كنترل موقعيت شعله اهميت گستري دارد .

 

اتمسازهاي شعله اي

اتمسازهاي شعله اي در اندازه گيريهاي فلوئوررساني جذبي و نشري به كار مي روند . يك اتمساز از يك مهپاش هوائي تشكيل مي شود كه محلول نمونه  را به مه يا هوابيزي تبديل مي كند و سپس به داخل مشعل مي افشاند . متداولترين نوع مهپاش از نوع لوله هم مركز است كه نمونه مايع در آن از داخل يك لوله مويين به وسيله جرياني با فشار زياد از گازي كه در اطراف نوك لوله گردش مي كند ، مكيده مي شود ( اثر برنولي ) . اين فرآيند انتقال مايع را مكش مي نامند . سرعت زياد گاز مايع را به قطره هاي ريزي با ابعاد مختلف مي شكند كه بعدأ به داخل مشعل منتقل مي شوند . مهپاشهاي با جريان متقاطع كه در آنها گاز با فشار زياد در عرض نوك يك لوله مويين در زاويه قائم جريان دارد نيز به كار برده مي شوند . اغلب اوقات در اين نوع مهپاش ، مايع از داخل لوله مويين پمپ مي شود . در اكثر اتمسازها گاز با فشار بالا اكسنده است كه هوا بيز حاوي اكسنده با سوخت مخلوط مي شود .

 

تنظيم كنندهاي اكسنده و سوخت 

سرعت جريان سوخت واكسنده متغيير مهمي است كه در طيف بيني شعله اي به كنترل دقيق نياز دارد  . لازم است بتوان هر كدام را در گستره نسبتأوسيعي تغيير داد تا شرايط ايده ال اتمسازي را بتوان به طور تجربي به دست آورد . سوخت و اكسنده معمولأبا مقادير تقريبأ استوكيومتري تركيب مي شوند . براي تجزيه فلزاتي كه اكسيدهاي پايدار مي سازند . به هر حال ، شعله اي كه حاوي سوخت است شايد بيشتر مطلوب باشد . سرعتهاي جريان معمولأ با تنظيم كننده هاي فشاردو  ديافراگمي و به دنباله آن با شيرهاي سوزني داخل محفظه دستگاه كنترل مي شوند . ابزاري كه بيشتر براي اندازه گيري سرعتهاي جريان استفاده مي شود جريان سنج چرخان است كه متشكل از يك لوله شفاف مدرج و نوك باريك است كه به طور عمودي تعبيه مي شود كه انتهاي كوچكتر پائين قرار بگيرد . يك شناور كروي يا مخروطي با وزن كم با جريان گاز شناور مي شود ، موقعيت عمودي آن با سرعت جريان تعيين مي شود .

 

اتمسازهاي الكترو گرمايي

اتمسازهاي الكتروگرمايي كه اولين بار حوالي 1970 در بازار ظاهر شدند ، عمومأ حساسيت بهتري ارائه مي كنند زيرا تمام نمونه در زمان كوتاهي اتمي مي شود و متوسط زمان توقف اتمها در مسير نور يك ثانيه و يا بيشتر است . اتمسازهاي الكتروگرمائي در اندازه گيريهاي جذب اتمي و فلوئوررساني اتمي استفاده مي شود . اما معمولأ در روش نشري به كار برده نشده اند . به هر حال ، استفاده از آنها براي تبخير نمونه ها در طيف بيني  نشري جفت شده القائي آغاز شده است .در اتمسازهاي الكترو گرمائي ، چند ميكرو متر از نمونه ابتدا در دماي پائين تبخير و سپس در دماي كمي بيشتر در يك لوله با فنجان گرم شده با برق خاكستر مي شود . بعد از خاكستر شدن ، جريان سريعأ تا چند صد آمپر افزايش مي يابد كه سبب مي شود دما به حدود 2000 تا 3000  برسد . اتمسازي نمونه در زماني از چند ميلي ثانيه تا ثانيه اتفاق مي افتد . سپس جذب يا فلوئوررساني ذرات اتمي شده در ناحيه درست بالاي سطح گرم شده اندازه گيري مي شود .

 

منابع تابش براي روشهاي جذب اتمي 

روشهاي تجزيه اي بر پايه جذب اتمي به دليل اينكه خطهاي جذب اتمي به طور قابل توجهي باريك اند ( 002/0 تا nm  005/0 ) و انرژي انتقالهاي الكتروني براي هر عنصر منحصر به فرد است بالقوه بسيار ويژه اند . از طرف ديگر پهناي محدود خط مسئله اي را به وجود مي آورد كه معمولأ در طيف بيني جذب مولكولي با آن روبرو نمي شويم . با وجود اين حتي تكفامسازهاي با كيفيت جذب نيز پهناي نوار مؤثري دارند كه به طور قابل توجهي بزرگتر از پهناي خطوط جذب اتمي است . در نتيجه هنگامي كه اندازه گيريهاي جذب اتمي با دستگاه طراحي شده براي مطالعات جذب مولكولي انجام شود ناخطي شدن منحني هاي درجه بندي اجتناب ناپذير است . اضافه بر اين از آنجا كه تنها كسر كوچكي از تابش خارج شده از شكاف تكفامساز به وسيله نمونه جذب مي شود شيب منحني ها و درجه بندي به دست آمده با چنين دستگاهي كم است و بنابراين به حساسيت هاي كمي منجر مي شود . عيب روش كاري اين است كه براي هر عنصر ( يا بعضن مواقع هر گروه از عناصر ) به يك منبع لامپ جداگانه نياز است

.

لامپهاي كاتدي تو خالي

متداولترين منبع براي اندازه گيري هاي جذب اتمي ، لامپ كاتدي تو خالي است ، اين نوع لامپ متشكل از يك آندتنگستني و يك كاتد استوانه اي مهر و موم شده در يك لوله شيشه اي است كه با نئون يا آرگون در فشار اتا 5 تور پر شده است . كاتد از فلزي كه طيف آن مورد نظر است ساخته شده است يا لايه اي از آن فلز را نگه مي دارد . يونش گاز بي اثر هنگامي اتفاق مي افتد كه پتانسيلي به بزرگي 300 بين الكترودها اعمال و جرياني در حدود 5 تا m A 20 در اثر مهاجرت يونها و الكترونها توليد شود . اگر پتانسيل به اندازه كافي بزرگ باشد كاتيونهاي گاز بي اثر جنبشي كافي براي كندن بعضي از اتمهاي فلزي از سطح كاتد را كسب و يك ابر اتمي توليد مي كنند . اين فرآيند را بيرون اندازي مي نامند . برخي از اتمهاي فلزي بيرون انداخته شده در حالتهاي برانگيخته اند و بنابراين تابش ويژه خود را همچنان كه به حالت پايدار بر مي گردند نشر مي كنند . در نهايت ، اتمهاي فلزي مجددأ به سطح كاتد يا ديواره هاي شيشه اي لوله نفوذ مي كنند و ته نشين مي شوند پيكر بندي استوانه اي كاتد تمايل دارد تا تابش را در يك ناحيه محدود لوله متمركز كند . اين طرح همچنين احتمال ته نشين دوباره را در سطح كاتد  به جاي ديواره هاي شيشه اي افزايش مي دهد .

لامپهاي تخليه اي بدون الكترود

اين لامپها منابع مفيدي براي طيف خطي اتمي هستند در مقايسه با لامپهاي كاتدي تو خالي مشابه شدتهاي تابشي معمولأ يك تا دو مرتبه بزرگي در اختيار مي گذارند يك لامپ نوعي از يك لوله كوارتزي درز بندي شده حاوي گاز بي اثري مانند آرگون با فشار چندتورو مقدار اندكي از فلز ( يا نمك فلز ) كه طيف آن مورد نظر است ساخته مي شود . لامپ هيچ الكترودي ندارد اما به جاي آن با يك ميدان شديد تابشي ميكرو موج يا فركانس راديويي انرژي دار مي شود . يونش آرگون انجام مي شود تا يونهايي توليد كند كه به وسيله جزء فركانس بالاي ميدان شتاب دار شوند تا اينكه انرژي كافي براي برانگيختگي اتمهاي فلزي كه طيف آنمورد نظر است به دست آيد .

 

مدوله سازي منبع 

در دستگاه جذب اتمي نوعي لازم است كه تداخل ناشي از نشر تابش به وسيله شعله حذف شود . البته بخش عمده اي از اين تابش نشر شده با تكفامساز حذف مي شود . يك راه ساده و كاملأ رضايت بخش مدوله سازي نشر از منبع اين است كه يك صفحه فلزي مدور يا برشگر در سر راه باريكه بين منبع و شعله قرار دهيم . چهار قسمت از اين صفحه به طور متناوب برداشته مي شود تا اجازه عبور نور را بدهد . چرخش صفحه با سرعتي ثابت ، باريكه اي را فراهم مي كند كه با فركانس مورد نظر برش داده شود يا اينكه عملكرد ادواري يا ac  منبع در طراحي مولد توان تدارك ديده مي شود .

دستگاههاي طيف بيني جذب اتمي

سازندگان زيادي دستگاههاي جذب اتمي را ارائه مي كنند هم طرح تك پرتوي و هم طرح دو پرتوي فراهم است گستره پيچيدگي و قيمت مهم است .

به طور كلي دستگاه بايد قادر به تأ‌مين يك پهناي نوار با اندازه كافي باريك باشد تا خط انتخاب شده براي اندازه گيري را از ساير خطهايي كه ممكن است تداخل كنند و حساسيت تجزيه اي را كاهش دهند ، جدا كند .  يك صافي شيشه اي براي بعضي از فلزات قليائي كه فقط چند خط رزونانسي كاملأ فاصله دار از يكديگر در ناحيه مرئي دارند كافي است . دستگاهي مجهز به صافي تداخلي به سهولت تعويض پذير در بازار موجود است يك صافي ( و منبع نور ) جدا براي هر عنصر استفاده مي شود . به هر حال ، اكثر دستگاهها يك تكفامساز فرابنفش / مرئي با كيفيتخوب همراه خود دارند كه تعداد زيادي از آنها قادرند پهناي نواري در حدود A O 1 در اختيار بگذارند .

 

يونش در شعله ها

يونش اتمها و مولكولها در مخلوطهاي احتراقي شامل هوا به عنوان اكسنده كوچك است و عمومأ مي توان ازآن صرفنظر كرد با وجود اين در دماهاي بالاتر شعله هايي كه در آن دما از اكسيژن يا نيتروز و اكسيد به عنوان اكسنده استفاده مي شود يونش مهم است و غلظت قابل توجهي از الكترونهاي آزاد در نتيجه تعادل زير حضور خواهد داشت :

 

M                         M   +  +  e -                                                        

 

در اينجا  نشانگر يك اتم يا دو مولكول خنثي و M +  يون آن است . نظرخودرا بر تعادلهايي متمركز خواهيم كرد كه در آنها  يك اتم فلزي است .

ثابت تعادل  براي اين واكنش به شكل زير است :

K =    [ M  +  ]     [   e -   ]                                                                                                

 

 اگر هيچ منبع الكترون ديگري در شعله نباشد اين معادله را مي توان به شكل زير نوشت :

 

 K    =    (      X2     ) P                                                      

                                                                        1-X

 

در اينجا X كسري از است كه يونيده شده و  فشار جزئي فلز در حلال گازي قبل از يونش است شايان توجه است كه برخورد با فرآيند يونش بو عنوان تعادلي كه الكترون يكي از محصولات آن اسن بلافاصله مي رساند كه درجه يونش يك فلز به شدت تحت تأثير حضور ساير فلزات يونيدني در شعله قرار مي گيرد . بنابراين ، اگر محيط حاوي نه تنها گونه  بلكه همچنين گونه  باشد و اگر  نيز مطابق معادله زير يونيده شود ،

                                                            B                       B +    +   e -        

 

درجه يونش تحت تأثير اثر جرم الكترونهاي ساخته شده از  كاهش مي يابد . تعيين درجه يونش تحت اين شرايط به محاسبه شامل ثابت تفكيك  و عبارت موازنه جرم نياز دارد .

                               [ e - ]     = [ B  +  ]   +  [  M  +  ]

 

حضور تعادلهاي يون / اتم در شعله ها ، تعدادي پيامد مهم در طيف بيني شعله اي دارد . مثلأ شدت خطهاي جذب يا نشر اتمي فلزات قليائي به ويژه پتاسيم ، روبيديم و سزيم به طريق پيچيده اي تحت تأثير دما قرار مي گيرد  . دماهاي بالابا توجه به رابطه بولتسمان سبب افزايش در جمعيت اتمهاي  برانگيخته مي شوند . در مقابل اين اثر كاهشي در غلظت اتمها در نتيجه يونش به وجود مي آيد . بنابراين تحت شرايط يك كاهش در نشر يا جذب ممكن است در شعله هاي داغتر مشاهده شود . به اين دلايل است كه معمولأ دماهاي برانگيختگي پايين تر ، براي تجزيه فلزات قليائي توصيه مي شود .

 

فنون تجزيه اي براي طيف بيني جذب اتمي         

آماده سازي نمونه :

نياز به هدايت نمونه به شكل محلول ، غالبأ محلول آبي ، به داخل منبع برانگيختگي يك عيب از روشهاي طيف بيني شعله اي است . متأسفانه اكثر مواد مورد توجه مانند خاكها ،  بافتهاي حيواني ، گياهان ، فرآورده هاي نفتي و كانيها مستقيمأ در حلالهاي معمولي حل نمي شوند و براي بدست آوردن يك محلول از آناليت به شكل آماده براي اتمسازي به اعمال مقدماتي گسترده اي نياز دارند . در حقيقت مراحل تجزيه و حل كردن در مقايسه با خود اندازه گيري طيف بيني اغلب بسيار وقت گيرترند و خطاهاي بيشتري به وجود مي آورند . تجزيه مواد ديرگدازاز قبيل آنچه به آنها اشاره شد به آماده سازي مفصل نمونه در دماهاي بالا نياز دارند كه با اتلاف آناليت از طريق تبخير يا به صورت ذرات دردود همراه است . اضافه بر اين ، واكنشگرهاي استفاده شده در تجزيه نمونه اغلب سبب بروز انواع تداخلهاي شيميائي و طيفي كه قبلأ به آنها اشاره شد مي شوند ، همچنين ممكن است عنصر آناليت در اين واكنشگرها به صورت  يك ناخالصي وجود داشته باشد. در حقيقت در صورت عدم توجه كامل ، مشاهده اينكه واكنشگرهايي در تجزيه عناصر كم مقدار منابع بزرگتري براي عنصر مورد نظر در مقايسه با وجود نمونه باشد نامتداول نيست .وضعيتي كه حتي در صورت استفاده از تصحيحات شاهد نيز مي تواند به خطاي جدي منجر شود .

بعضي از روشهاي متداول استفاده شده ، براي تجزيه و حل كردن نمونه ها  براي روشهاي جذب اتمي عبارت اند از عمل با اسيدهاي داغ معدني ، با اكسايش با واكنشگرهاي مايع مانند سولفوريك ، نيتريك يا پركلريك اسيد ( خاكسترسازي مرطوب ) ، احتراق در يك بمب اكسيژن يا ظرف سربسته ديگر ( براي جلوگيري از اتلاف آناليت ) ، خاكستر سازي در دماي بالا و ذوب با واكنشگرهايي مانند بوريك ، اكسيد ، سديم كربنات ، سديم پروكسيد يا پتاسيم پيروسولفات .

يكي از مزيتهاي اتمسازي الكتروگرمايي اين است كه بعضي از مواد مي توانند مستقيمأ اتمي شوند و به مرحله انحلال نياز نيست . مثلأ نمونه هاي مايع مانند خون ، فرآورده هاي نفتي و حلالهاي آلي را مي توان مستقيمأ به داخل كوره براي خاكستر سازي و اتمسازي پي پت كرد . نمونه هاي جامد ، مانند برگ گياهان ، بافتهاي حيواني يا بعضي از مواد معدني را مي توان مستقيمأ‌داخل اتمسازهاي فنجان مانند يا داخل قايقهاي تانتا لوي وزن كرد و به داخل كوره هاي لوله مانند فرستاد . با وجود اين ، درجه بندي معمولأ‌ مشكل است و به استانداردهايي نياز دارد كه از نظر تركيب مشابه نمونه باشند .

  استانداردهاي درجه بندي

به طور ايده ال اسانداردها براي تجزيه جذب اتمي نه تنها بايد حاوي عنصر آناليت در غلظت دقيقأ معلومي باشند ، بلكه شباهت نزديكي از نظر عناصر ماتريسي نيز با نمونه داشته باشند . به ندرت مي توان به اين موقعيت ايده ال رسيد .

 

نقش حلالهاي آلي در طيف بيني شعله اي

در آغاز ابداع طيف بيني جذب اتمي ، تشخيص داده شده كه با استفاده از محلولهاي الكلها ، استرها و كتونهاي با وزن مولكولي كم مي توان پيكهاي جذبي بزرگتري بدست آورد . اثر حلالهاي آلي عمدتأ به افزايش كارايي مهپاش مربوط مي شود . كشش سطحي پاينتر چنين محلولهايي به توليد قطرات كوچكتر و در نتيجه به افزايش مقدار نمونه اي كه به شعله مي رسد منجر مي شود . اضافه بر اين تبخير سريعتر حلال را نيز مي توان به اين اثر نسبت داد . براي جبران حضور ماده آلي افزوده بايد نسبتهاي كوچكتري از سوخت فقير به اكسنده با حلالهاي آلي به كار برده شود . متأسفانه ، به هر حال مخلوطهاي با نسبتهاي كوچكتر به شعله هايي با دماي پايينتر منجر مي شوند و در نتيجه احتمال تداخلهاي شيميائي افزايش مي يابد .

مهمترين كاربرد تجزيه اي حلالهاي آلي در طيف بيني شعله اي ، استفاده از حلالهاي استزاج ناپذير مانند ايزوبوتيل كتون در استخراج كي ليت يونهاي فلزي است . محصول استخراج حاصل مستقيمأ به داخل شعله افشانده مي شود . در اينجا حساسيت نه تنها در اثر بزرگتر شدن پيكهاي جذب مربوط به حلال زياد ي شود ، بلكه به علت اين واقعيت كه در خيلي از سيستمها ، فقط حجمهاي كوچكي از مايع آلي براي استخراج كمي يونهاي فلزي از حجمهاي نسبتأ بزرگي از محلول آبي مورد نياز است نيز افزايش مي يابد . امتياز ديگر اين روش كار آن است كه ممكن است حداقل بخشي از اجزاي ماتريس در حلال آبي باقي بماند و به كاهش تداخل منجر شود . عوامل كي ليت كننده متداول عبارت اند از آمونيوم پيروليدين دي يتوكاربامات ، دي فنيل تيوكاربازون ( دي تيزون )       هيدروكسي كينولين و استيل استات .

 

فنون توليد هيدريد

فنون توليد هيدريد روشي براي هدايت آرسنيك ، آنتيموان ، قلع ، سلينم ،‌ بسيموت و سرب به صورت گاز به داخل اتمساز فراهم مي آورند . چنين روشي حساسيت را 10 تا 100 بار بيشتر مي كند . از آنجا كه چند تايي از اين عناصر به شدت سمي اند ، اندازه گيري آنها در سطح غلظت هاي پايين اهميت زيادي دارد . توليد سريع هيدريدهاي فرار عمومأ با افزودن يك محلول آبي اسيدي از نمونه به حجم كوچكي از محلول آبي 1 %سديم بورهيدريد موجود در يك سلول شيشه اي امكان پذير است . بعد از مخلوط كردن براي مدتي كوتاه هيدريد به وسيله يك گاز بي اثر به داخل محفظه اتمسازي جاروب مي شود . محفظه معمولأ يك لوله سيليكاتي است كه در يك كوره لوله اي يا يك شعله تا چند صد درجه گرم شده است . تابش منبع از داخل لوله به طرف تكفامساز و آشكار ساز عبور مي كند . علامت مشابه پيكي است كه با اتمساز الكتروگرمايي بدست مي آيد .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

روش كار اتميك :

 

ابتدا نمونه مجهول را دقيقا“ وزن كرده و سپس به كمك اسيد آن را حل كرده و اگر كاملا“ حل نشد روي هيتر قرار داده  بعد كه حل شد از روي هيتر برداشته و به كمك كاغذ صافي آن را صاف كرده و سپس با محلول زير صافي كار كرده به اين ترتيب كه آم را به حجم مربوطه رسانده و بع با كمك محلول هاي استاندارد و شاهد كه ساخته ايم و يا از قبل داشته ايم (  در حجمهاي مختلف ) شروع به كار كرده و در دستگاه اتميك قرار داده و آناليز را انجام داده توسط دستگاه( البته از قبل بايد دستگاه را كاليبره كرده توسط استاندارد هاي مختلف )  .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

طيف بيني پرتو ايكس

طيف بيني پرتو ايكس همانند طيف بيني نوري ، بر اساس اندازه گيري نشر ، جذب ، پراكندگي ، فلوئوررساني و پراش تابش الكترومغناطيسي بنا شده است . چنين اندازه گيريهايي اطلاعات مفيدي در مورد تركيب و ساختار ماده در اختيار مي گذارد .

 

اصول بنيادي 

پرتوهاي ايكس به صورت تابش الكترومغناطيسي با طول موج كوتاه تقليد شده به وسيله شتابگيري از الكترونهاي پر انرژي يابا انتقالات الكتروني شامل الكترونهاي اوربيتالهاي دروني اتمها تعريف مي شوند . گستره طول موج پرتو ايكس از شايد A 0 5- 10 تا حدود A 0 100 است ، به هر حال طيف بيني پرتو ايكس رايج ، عمدتأ‌به ناحيه تقريبأ‌از A 0  1/0 تا A0  25 محدود مي شود .

 

نشر پرتو ايكس 

پرتو ايكس براي مقاصد تجزيه اي از سه طريق به دست مي آيد كه عبارتند از : 1- بمباران يك هدف فلزي باباريكه اي از الكترونهاي پر انرژي . 2  تابش دهي يك تركيب باباريكه اوليه اي از پرتو ايكس به منظور توليد باريكه ثانويه اي از فلوئوررساني پرتو ايكس . 3- استفاده از يك منبع پرتو زا كه واپاشي آن به نشر پرتو ايكس منجر مي شود .

منابع پرتو ايكس مانند نشر كننده هاي فرابنفش و مرئي ، غالبأ هم طيفهاي پيوسته و هم طيفهاي نا پيوسته (‌خطي  ) توليد مي كنند كه هر دوي اينها در تجزيه حائز اهميت اند . تابش پيوسته به نام تابش سفيد يا تابش ترمزي نيز خوانده مي شود ( اصطلاح اخير به معني تابشي است كه از كند شدن به وسيله ذرات سرچشمه مي گيرد و چنين تابشي عمدتأ‌پيوسته است . )‌

 

منابع پرتوزا

تابش ايكس غالبأ محصولي از فرآيندهاي واپاشي پرتو زا است . پرتو گاما ، كه از پرتو ايكس متمايز نا پذير است حاصل واكنشهاي درون هسته اي است . بسياري از فرآيندهاي نشر الفا و بتا يك هسته رادر يك حالت برانگيخته قرار مي دهند . سپس هسته در اثر بازگشت به حالت پايه خود يك يا چند پرتو گاما آزاد مي كند . گيراندازي الكترون يا گيراندازي نيز تابش ايكس توليد مي كند . اين فرآيند شامل گيراندازي يا الكترون  ( و به صورت غيره معمولتر يك الكترون  يا  )‌به وسيله هسته و تشكيل يك عنصر با عدد اتمي يك واحد يا نيتر است . در نتيجه گير اندازي  گزاره هاي الكتروني به اوربيتال تخليه شده اتفاق مي افتد ، و طيف خطي پرتو ايكس عنصر تازه تشكيل شده مشاهده مي شود . نيم عمر فرآيندهاي گيراندازي  در گستره از چند دقيقه تا چند هزار سال قرار مي گيرد .

ايزوتوپهاي پرتوزاي مصنوعأ تهيه شده ، يك منبع بسيار ساده از تابش تك انرژي براي كاربردهاي تجزيه اي خاص را در اختيار قرار مي دهند . بهترين مثال شناخته شده آهن  55 است كه يك واكنش گير اندازي  با زمان نيم عمر 6/2 سال انجام مي دهد :

55 Fe                   54 Mn  + h                                                                                    

ثابت شده است كه خط  منگنز حاصل در حدود A0 1/2 يك منبع مفيد هم براي روشهاي فلوئوررساني و

دسته:

تحقیق در مورد شركت سهامي آلومينيم ايران ( ايرالكو )‌

خرید آنلاین