Co je atomová emisní spektroskopie?
Atomová emisní spektroskopie (AES) je analytická technika, která měří energii atomů ve vzorku. Ústředním prvkem této metody je přidání energie do vzorku, aby se zjistilo, co se stane s již existujícími atomy. Jednotlivé prvky produkují lehce odlišné paprsky světelné energie poté, co zvláštní energie dočasně změní atom. Čtecí část zařízení pro atomovou emisní spektroskopii rozeznává světelnou energii přicházející ze vzorku a počítačová část stroje vypočítává koncentrace jednotlivých prvků ve vzorku z vlnové délky příchozího světla.
Každý prvek na světě je ve své nejjednodušší podobě jediným atomem, ačkoli mnoho se vyskytuje v přírodě, protože více atomů je slepeno dohromady nebo v kombinaci s jinými prvky. Atomy jsou drobné částice, které obvykle mají malé částice zvané protony a neutrony uvízlé dohromady v centrálním jádru známém jako jádro. Ještě menší částice nazývané elektrony krouží jádro nepřetržitě.
Elektrony se pohybují kolem jádra specifickým způsobem. Podobně jako hula obruče různých průměrů, elektrony krouží pouze ve specifických průměrech, s některými v orbitálech o menším průměru a některé ve větších orbitálech. S výhodou pro atomovou emisní spektroskopii však může každý elektron přejít na vyšší orbitál, je-li přítomno dostatek energie prostředí.
Vzorky pro analýzu AES často obsahují směsi prvků a sloučenin, jako je například půda. Atomový emisní spektroskopický stroj však dokáže číst pouze jednotlivé atomy. Proto, když analytik připraví vzorek pro testování AES, musí rozložit všechny molekuly sloučeniny na volné atomy. Analytik obvykle převádí vzorek na aerosol přidáním energie ze zdrojů, jako jsou pece, lasery nebo jiskry.
Extra energie ze zdroje, který štěpí vzorek, je také energie, která působí na elektrony v elementech vzorku. S další energií, elektrony vyskočí na vyšší orbitaly. Když klesají zpět poté, co se energie rozptýlí, energie, kterou uložili ze zdroje, vysílá jako světelné fotony. Fotony jsou jako malé balíčky energie.
Každý spektroskopický stroj má detektor, který rozpoznává přítomnost energie a předává tyto informace počítačovému programu, který převádí nezpracovaná data do jasnějších popisů. V případě stroje AES čte detektor přítomnost a intenzitu jednotlivých fotonů. Intenzita se vztahuje na vlnovou délku světla a každý prvek přítomný ve vzorku má charakteristické pole fotonů, které by produkovalo specifické hodnoty vlnové délky. Z fotonů tedy stroj dokáže zjistit, které prvky a kolik z nich jsou přítomny v jednotlivém vzorku.
Další metodou analýzy elementárního složení vzorků je atomová absorpční spektroskopie (AAS.). Pracuje na stejných principech jako AES, ale namísto čtení vyzařovaného světla z energizovaného vzorku čte stroj množství světelné energie, kterou vzorek absorbuje, když údaj o typu a množství elektronů ve vzorku. AAS je vhodný pro vzorky plynů.