Co to jest spektroskopia emisji atomowej?
Spektroskopia emisji atomowej (AES) to technika analityczna, która mierzy energię atomów w próbce. Najważniejsze w tej metodzie jest dodanie energii do próbki, aby zobaczyć, co dzieje się z atomami już obecnymi. Poszczególne elementy wytwarzają nieco inne wiązki energii świetlnej po tym, jak dodatkowa energia tymczasowo zmienia atom. Część czytnika maszyny do spektroskopii emisji atomowej rozpoznaje energię świetlną pochodzącą z próbki, a część komputerowa maszyny oblicza stężenia poszczególnych pierwiastków w próbce na podstawie długości fali przychodzącego światła.
Każdy pierwiastek na świecie, w najprostszym przypadku, jest pojedynczym atomem, chociaż wiele występuje w naturze jako wiele atomów sklejonych razem lub w połączeniu z innymi pierwiastkami. Atomy to małe cząsteczki, które zazwyczaj mają małe cząstki zwane protonami i neutronami, które utknęły razem w centralnym rdzeniu znanym jako jądro. Nawet mniejsze cząstki zwane elektronami nieustannie okrążają jądro.
Elektrony poruszają się po jądrze w określony sposób. W podobny sposób jak hula hop o różnych średnicach, elektrony krążą tylko w określonych średnicach, z niektórymi na orbitali o mniejszej średnicy i niektórymi na większych orbitach. Przydatny do atomowej spektroskopii emisyjnej każdy elektron może jednak przeskoczyć na wyższy orbital, jeśli obecna jest wystarczająca energia otoczenia.
Próbki do analizy AES często zawierają mieszaniny pierwiastków i związków, takich jak na przykład gleba. Jednak urządzenie do spektroskopii emisji atomowej może odczytywać tylko pojedyncze atomy. Dlatego gdy analityk przygotowuje próbkę do testu AES, musi rozbić wszystkie cząsteczki związku na wolne atomy. Zazwyczaj analityk zamienia próbkę w aerozol, dodając energię ze źródeł takich jak piece, lasery lub iskry.
Dodatkowa energia ze źródła, które rozkłada próbkę, to także energia działająca na elektrony w elementach próbki. Dzięki dodatkowej energii elektrony podskakują na wyższe orbitale. Kiedy spadają z powrotem po rozproszeniu energii, energia, którą zgromadzili ze źródła, emituje jak fotony świetlne. Fotony są jak małe paczki energii.
Każda maszyna do spektroskopii ma detektor, który rozpoznaje obecność energii i przekazuje tę informację do programu komputerowego, który przekształca surowe dane w jaśniejsze opisy. W przypadku maszyny AES detektor odczytuje obecność i intensywność poszczególnych fotonów. Intensywność odnosi się do długości fali światła, a każdy element obecny w próbce ma charakterystyczny układ fotonów, które wytwarzałyby odczyty o określonej długości fali. Dlatego na podstawie fotonów maszyna może dowiedzieć się, które elementy i ile każdego z nich są obecne w pojedynczej próbce.
Inną metodą analizy składu pierwiastkowego próbek jest spektroskopia absorpcji atomowej (AAS.) Działa to na tych samych zasadach co AES, ale zamiast odczytywać emitowane światło z pobudzonej próbki, urządzenie odczytuje ilość energii świetlnej, którą próbka pochłania wskazanie rodzaju i ilości elektronów w próbce. AAS nadaje się do próbek gazu.