آنالیزهای عنصری چیست (۱)

آنالیز عنصری یکی از آنالیزهای بسیار پر کاربرد می باشد که از آن برای شناسایی عناصر موجود در ماده استفاده می شود. آنالیز عنصری با استفاده از روش های مختلفی انجام می شود که مبنای آنالیزهای مختلف می باشد که آنالیزهایی مانند XRF، EDS، CHN و ICP می باشد. در این مقاله سعی داریم بعضی از آنالیزهای عنصری پر کاربرد همراه با مزایا و معایب هر کدام را بیان کنیم.

آنالیز عنصری XRF

از آنالیز XRF (طیف­سنجی فلورسانس پرتو ایکس) برای شناسایی عناصر شیمیایی نمونه‌ها استفاده می­شود. این عمل  با پیدا کردن پرتو‌های ایکس مشخصه که از سطح نمونه‌ها پس از تابش توسط پرتو‌های ایکس اولیه پرانرژی منتشر می‌شود، انجام می­شود. در این روش، پرتو ایکس به نمونه می­تابد و در اثر برانگیختن اتم­ها و انتقال الکترونی در لایه­های مختلف اتم، پرتو ایکس ثانویه، تولید می­شود که با تعیین طول موج (انرژی) پرتو ایکس ثانویه که مشخصه اتم است؛ می­توان عناصر موجود در نمونه مورد نظر را شناسایی کرد. با استفاده از این روش، می­توان آنالیز عنصری را به ‌صورت کیفی و تا حدودی کمی به خصوص در مورد نمونه­های معدنی، باستانی، زمین‌شناسی، کانی‌ها، سنگ‌ها، شیشه، سیمان، سرامیک‌ها و آلیاژهای فلزی انجام داد که رد­یابی عناصر از سدیم تا اورانیوم را ممکن می­سازد. دقت این روش برای عناصر سنگین بیشتر است. در XRF­های متداول، عناصر سبکتر از سدیم با عدد اتمی ۱۱ قابل شناسایی نیستند. پرتو‌های ایکس مشخصه را می‌توان از طول­ موج و یا انرژی آن­ها آنالیز کرد. 

شکل 1: تولید پرتو ایکس ثانویه k و L را در اثر انتقال الکترونی

پرتو ایکس ثانویه ­ای که از هر عنصر گسیل می شود؛ بر اساس انتقال­ های الکترونی می­تواند به صورت طول موج­ های مختلفی با نمایش K_α، K_β، L_α، L_β ظاهر شود که مشخص کننده سطوح الکترونی حاصل از جابه جایی الکترون­ ها است که در شکل زیر نشان داده شده است. خطوط طیفی K_α و K_β معمولا بهترین خطوط برای سنجش عیار عناصر است در حالی که برای عناصر سنگین مانند مس، روی و سرب از خطوط L_α و L_β استفاده می شود.

شکل 2: انتقال­ های الکترونی

آنالیز عنصری ICP

آنالیز ICP از جمله بهترین روش‎ های طیف‎ سنجی برای تعیین نوع و غلظت عناصر مختلف است. از آنالیز ICP (پلاسمای جفت­شده القایی) برای شناسایی بیشتر عناصر بجز آرگون استفاده می ­شود. این روش در مقایسه با روش ­های دیگر، روشی حساس­تر، با حد تشخیص بهتر و تکرارپذیری بالاتر است. زمان پاسخ­دهی در این روش کوتاه است و انواع نمونه اعم از جامد، مایع و گاز را می ­توان با این روش آنالیز عنصری نمود. این آنالیز از جمله روش ­های طیف­ سنجی نشری است که یونش در آن به کمک پلاسمای تولید شده توسط یک گاز بی اثر که عمدتاً آرگون است، صورت می­پذیرد.

مزایای روش ICP

• پاسخ­دهی ثابت برای یک عنصر خاص
• اندازه­ گیری چند آنالیت به طور همزمان
• زمان پاسخ ­دهی کوتاه
• درستی و دقت بالا
• اثرات مزاحمت کم
• قابلیت اندازه­گیری روی سه حالت جامد، مایع و گاز

معایب روش ICP

• حتماً باید نمونه به صورت سیال درآید.
• در مواردی که نمونه در حلال آلی حل شده است، باید حلال آلی را جدا نمود.