هر گونه کپی برداری از مطالب از لحاظ شرعی و قانونی مشکلی نداره ؛)

ولی لطفاً جهت احترام به زحمات تیم ما که گاهی برای پیدا کردن جواب یکی از این سؤالا چندین ساعت وقت میگذاشتن، در صورت کپی کردن منبع مطلب (فروشگاه فایل مراد) ذکر شود.

word + Pdf … قابل ویرایش | 45 صفحه!

 

طیف‌سنجی نشر اتمی شعله‌ای (Flame photometry)

1) چه موقع و چرا از افزایش استاندارد استفاده می‌کنیم؟

اگر بافت محلول نمونه (مجهول) با محلول‌های استاندارد یکسان نباشد یا به عبارتی اگر محلول نمونه‌ی مجهول پیچیده باشد و دارای بافتی باشد که مشابه با بافت محلول‌های استاندارد نباشد از روش افزایش استاندارد استفاده می‌کنند. به دلیل مزایای زیاد از جمله دقت و صحت بالاتر افزایش استاندارد نسبت به روش‌های دیگر، بیشتر از این روش استفاده می‌شود. مزایا و معایب هر سه روش کالیبره کردن در پایین ذکر شده است:

• مزایا و معایب روش منحنی کالیبراسیون:

مزایا: آماده‌سازی آسان – سریع – روش استفاده گسترده.

معایب: نیاز به تطبیق ماتریس، برای کالیبراسیون محلول‌ها و نمونه‌ها – اگر نمونه‌ها حاوی یک غلظت بسیار زیاد از یک یا چند عنصر باشند این روش مناسب نیست – حدتشخیص (LOQ) فقط به یک محدوده‌ی خاصی محدود می‌شود.

• مزایا و معایب روش افزایش استاندارد:

مزایا: غلبه بر تفاوت ماتریس – صحت و دقت بالاتر نسبت به روش منحنی کالیبراسیون – حدتشخیص (LOQ) به یک محدوده‌ی خاصی محدود نمی‌شود.

معایب: نیاز داشتن به حداقل سه مورد از نمونه‌ی مشخص با مقادیر مساوی، فاصله از آنالیت – زمان آماده‌سازی بالا – اجرای بسیار طولانی آن.

• مزایا و معایب استاندارد درونی:

مزایا: نوسانات در هر نمونه، محلول استاندارد و شاهد نظارت می‌شوند – جبران خطاهای سیستماتیک و تصادفی ناشی از اتلاف آنالیت طی آماده‌سازی نمونه.

معایب: رفتار محلول استاندارد درونی (IS) مشابه با آنالیت فرض می‌شود.

2) اثر دما بر جذب یا نشر نور را بنویسید.

دما اثر قابل توجهی بر نسبت بین تعداد ذرات بین تعداد ذرات اتمی برانگیخته و نابرانگیخته به ویژه در یک اتم‌ساز دارد. بزرگی این اثر را می‌توان با استفاده از معادله‌ی بولتسمان به دست آورد که معمولاً به صورت زیر نوشته می‌شود:

در اینجا Nj و Ni به ترتیب تعداد اتم‌ها در حالت برانگیخته و پایه، T دما برحسب کلوین، k ثابت بولتسمان و Ej اختلاف انرژی بین حالت برانگیخته و پایه برحسب ژول است. کمیت‌های Pi و Pj ضرایب آماری‌اند که با تعداد حالت‌های دارای انرژی برابر در هر تراز کوانتومی تعیین می‌شوند. این اثر در قالب یک مثال در زیر بیان شده است:

طبق مثال بالا دما به طور مستقیم بر جمعیت حالت برانگیخته و درنتیجه نشر، اثر دارد. اما بر جذب و فلورسانس اگرچه دما به طور مستقیم اثرگذار نیست اما به 3 صورت غیر مستقیم اثرگذار است:

الف) با افزایش دما کارایی فرایند اتم‌سازی افزایش می‌یابد بنابراین جذب افزایش می‌یابد.

ب) با افزایش دما پهن شدگی داپلری افزایش می‌یابد.

ج) با افزایش دما درجه یونش آنالیت که رقیب اتم‌سازی است، زیاد می‌شود.

3) روش دیگری برای محاسبات روش افزایش استاندارد بیان کنید.

1- به تعداد مشخصی (مثلاً: 5 عدد) بالن ژوژه، حجم یکسان (Vx = 100 ml) از محلول مجهول با غلظت (cx) اضافه می‌کنیم.

2- به هر 5 بالن یک حجم متغیر (Vs) از محلول استاندارد آنالیت با غلظت معلوم (Cs = 1000 ppm) اضافه می‌کنیم.

توجه: در این روش بالن‌ها را تا خط نشان رقیق نمی‌کنیم.

3- ثبت و اندازه‌گیری پاسخ دستگاه ( نشر ) برای 5 محلول استاندارد به ترتیب از رقیق به غلیظ (S).

محاسبات:

مقادیر نشر اتمی (اتم سدیم) اندازه‌گیری شده برای محلول بالن‌های مختلف (تهیه شده با حجم یکسان (Vx) از محلول مجهول (آب شهری) با غلظت (cx) و حجم متغیر (Vs) از محلول استاندارد آنالیت با غلظت معلوم (Cs = 1000 ppm) که به حجم رسیده و رقیق شده‌اند)، در جدول زیر گزارش شده است:

حال با استفاده از رابطه زیر غلظت محلول استاندارد را در حجم ثانویه ایجاد شده برای هر بالون محاسبه می‌نماییم:

A:  M₁V₁ = M₂V₂ ⟹ 1000 × 0 = M₂ × 10 ⟹ M₂ = 0 ppm

B:  M₁V₁ = M₂V₂ ⟹ 1000 × 1 = M₂ × 11 ⟹ M₂ = 90.9 ppm

C:  M₁V₁ = M₂V₂ ⟹ 1000 × 2 = M₂ × 12 ⟹ M₂ = 166.7 ppm

D:  M₁V₁ = M₂V₂ ⟹ 1000 × 3 = M₂ × 13 ⟹ M₂ = 230.8 ppm

E:  M₁V₁ = M₂V₂ ⟹ 1000 × 4 = M₂ × 14 ⟹ M₂ = 287.5 ppm

نمودار افزایش استاندارد به صورت نمودار S برحسب M₂ رسم می‌شود:

برای محاسبه‌ی (cx) باید y را برابر با صفر قرار داد و مقدار قدر مطلق x، در واقع مقدار (cx) مورد نظر است.

y = 1.5288x + 79.909 ⟹ 1.5288x + 79.909 = 0

x = C_x = 52.27 ppm

4) حسن روش نشر اتمی چیست؟

فلیم فتومتری مزایای زیادی دارد. ساده و نسبتاً ارزان است و توان عملیاتی بالایی دارد و می‌تواند برای آنالیز در محیط‌های بیولوژیک، کیلینیکی و تحقیقاتی استفاده شود. (مثلاً اندازه‌گیری غلظت سدیم، لیتیم و پتاسیم در خون و سدیم و پتاسیم در ادرار. این دستگاه از لیتیم به عنوان مرجع داخلی دستگاه استفاده می‌کند تا علاوه بر دستیابی به دقت بیشتر امکان جبران تغییرات داخلی خود دستگاه نیز وجود داشته باشد. در هنگام اندازه‌گیری غلظت لیتیم در خون پتاسیم به عنوان مرجع داخلی استفاده می‌شود. برای تشخیص در تمامی آزمایش‌های خونی در تمام دستگاه‌های آزمایشگاه به جز سل کانتر از نورسنجی، لنزهای نوری و فیلترهای نوری استفاده می‌شود. به هنگام تشخیص نور را از یک فیلتر نوری عبور می‌دهند و آن را تجزیه می‌کنند. به تک تک نورها در فلیم چند سیستم به نام‌های اتومایزر و سوزن اتومایزر و میکسر و شعله و دتکتور و سه فیلتر نوری مربوط به پتاسیم، سدیم و لیتیم و بُرد تحلیل‌گر و صفحه نمایشگر داریم.)

اما از طرف دیگر دمای کم باعث حساس شدن این روش به تداخل و پایداری شعله و نیز شرایط هواکشی می شود. متغیرهای آزمایشگاهی مختلف روی شدت نور تابیده شده از شعله تاثیر دارند از جمله فلوی سوخت و اکسیژن و میزان خلوص آن‌ها، ویسکوزیته محلول، پیوستگی نمونه‌ها  بنابراین کالیبراسیون دقیق و مداوم برای به دست آوردن نتایج خوب لازم است و مهم است که تشعشع به دست آمده از محلول‌های ناشناخته و استاندارد را تحت شرایط تا حد امکان مشابه اندازه‌گیری کرد.

5) اشکالات موجود در تکنیک فلیم فوتومتری و روش رفع آن‌ها را بنویسید.

1- تنظیم نبودن درجه حرارت و مقدار شعله: برای رفع این اشکال از فشارسنج و دستگاه تنظیم‌کننده فشار هوا و گاز (رگولاتور) استفاده می‌کنند به علاوه مسیر گاز باید کاملاً تمیز بوده و گاز خالص مصرف شود.

2- ثابت نبودن مقدار نمونه مورد آزمایش: برای رفع این اشکال نمونه را رقیق کرده و سپس آن را به کمک سیستم اتمایزر به حالت ذرات ریز در آورده و در مسیر گاز جهت سوخت یا در مسیر هوا آن را وارد شعله می‌کنند. بنابراین با تنظیم یکنواخت هوای فشرده و گاز سوزنده مقدار نمونه نیز کنترل می‌شود.

3- یکنواخت نبودن چسبندگی محلول‌ها: چون چسبندگی محلول مورد آزمایش آن با محلول استاندارد مساوی نیست این امر باعث می‌شود مقدار نوری که به وجود می‌آید متناسب با مقدار نمونه نباشد. برای رفع این اشکال مقدار معینی ماده مرطوب‌کننده اضافه می‌کنند تا محلول‌های مورد آزمایش استانداردها، سرم‌های کنترل و بلانک دارای چسبندگی یکنواخت شوند.

4- اثر اتم‌های دیگر: بعضی از اتم‌ها انرژی نورانی را که به وسیله سایر اتم‌ها به وجود می‌آیند جذب کرده و برعکس بعضی دیگر انرژی نورانی را تشدید می‌کنند نمونه‌های مورد آزمایش مثل سرم خون یا ادرار همیشه مقداری از این اتم‌های مزاحم در بردارند. خوشبختانه مقدار این اتم‌ها یکسان بوده و قابل اغماض است. اثر نامطلوب این اتم‌ها را می‌توان به چند طریق تقلیل داد:

الف) تا جایی که امکان دارد نمونه‌ها را رقیق کـرد (بسته به حداقل حساسیت دستگاه) تا اتم‌های ناخواسته هم رقیق شوند.

ب)  اضـافـه کـردن مـقـدار مـعـیـنی از اتم‌های ناخواسته، به عنوان مثال سدیم باعث تشدید نور پتاسیم می‌شود. برای کنترل اثر سدیم مقدار معینی از آن را به تمام محلول‌ها اضافه می‌کنند و چون نمونه را با استاندارد می‌سنجند اثر سدیم خنثی خواهد شد. مسلم است که با اضافه کردن سدیم نمی‌توان در یک نمونه رقیق شده سدیم و پتاسیم را با هم اندازه‌گیری کرد.

ج) موادی به نمونه اضافه می‌کنند که اثر نامطلوب اتم ناخواسته را خنثی کند، به عنوان مثال در مورد کلسیم یکی از اتم‌های ناخالص که شدت نور کلسیم را کم می‌کند فسفات است. برای خنثی کردن فسفات مقداری لانتانیوم اضافه می‌کنند چون لانتانیوم برای گرفتن فسفات رقابت می‌کند. طول موج لانتانیوم نزدیک طول موج کلسیم نیست و به هیمن دلیل جداکردن آن‌ها آسان است.

د) اضافه کردن لیتیم به عنوان استاندارد داخلی اثر نامطلوب سدیم را بر روی پتاسیم (یا برعکس) را کاهش می‌دهد. جهت مطالعه بیماران روانی لیتیم مصرف می‌کنند و برای کنترل مقدار لیتیم در سرم بیماران لازم است که میزان آن را در سرم خون بیمار اندازه‌گیری کرد. واضح است که با استـانـدارد داخلـی لیتیـم نمی‌توان آن را سنجید. به ناچار دستگاه‌های فلیم فتومتر مخصوص ساخته شده‌اند که سیستم‌های مخصوص دارند و مجهز به فیلتر مخصوص لیتیوم بوده و لیتیوم سرم را با مصرف پتاسیم به عنوان استاندارد داخلی اندازه می‌گیرند.

5- رقت زیاد: رقیق کردن بیش از حد نمونه باعث می‌شود که در حرارت زیاد بعضی از اتم‌های ماده مورد آزمایش یونیزه شوند. طول موج نوری که یون‌ها ایجاد می‌کنند با طول موج اتم آن ماده متفاوت است. با رسم منحنی استاندارد می‌توان متوجه شد که در دقت پایین منحنی خطی نیست. برای رفع این اشکال با به کار بردن استانداردهای مختلف منحنی را کشیده و رقت مطلوب را محاسبه می‌کنند.

6- غلظت زیاد: اگر محلول غلیظ‌تر از حد لازم باشد علاوه بر اثرات نامطلوب اتم‌های ناخواسته، اتم‌های ناخواسته که شرح آن گذشت، مقداری از انرژی نورانی ماده مورد آزمایش به وسیله اتم‌های خود ماده،جذب خواهد شد. این جذب به وسیله الکترون‌هایی که در گراند استیت هستند انجام می‌شود. باز هم با استفاده از منحنی استانداردها می‌توان غلظت محلول را محاسبه کرد.

6) طول موج نشر سدیم (Na)، پتاسیم (K)، باریم (Ba)، کلسیم (Ca) و لیتیم (Li) که توسط دستگاه فلیم فوتومتری قابل اندازه‌گیری می‌باشد را به دست آورید؟

 

* توجـه: کلسیم به وسیله خط نشری هیدروکسیـد کلسیم در 622 نانومتر به جای اتم اصلی کلسیـم که در 423 نانومتر اتفاق می‌افتد اندازه‌گیری می‌شود.

7) مکانیزم کار در شعله چیست؟

مراحل اتم‌سازی از محلول (NaCl) عبارتند از:

 

مراحل بالا بیانگر مکانیزم و مراحل کاری است که در شعله صورت می‌گیرد تا اتم‌سازی انجام شده و اتم سدیم نور نشر نماید. اتم کلر نیز در این محلول موجود است اما فقط سدیم نشر انجام داده و مورد اندازه‌گیری قرار می‌گیرد که 2 علت دارد:

1- کلر در شعله تحریک نمی‌شود. 2- نشر نور کلر در ناحیه مرئی نیست بلکه در ناحیه UV خلأ می‌باشد.

8) چرا درصد خلوص بعضی از نمک‌ها را بالای 100 درصد مانند 100.5 درصد می‌نویسند؟

این خطا ناشی از خطای آنالیز می‌باشد،که در اینجا به صورت خطای مثبت می‌باشد.

9) تفاوت‌های جذب و نشر اتمی چیست؟

الف) در نشر اتمی منبع نور نداریم اما در جذب اتمی منبع نور لامپ (HCL) یا (EDL) است.

ب) نشر اتمی تابش ساطع شده به وسیله‌ی اتم‌های برانگیخته را اندازه می‌گیردکه خود اتم‌های برانگیخته به غلظت بستگی دارند. اما جذب اتمی تابش جذب شده به وسیله‌ی اتم‌های برانگیخته نشده را که به وسیله‌ی حالت پایه اتم‌ها تعیین می‌شود را اندازه می‌گیرد.

ج) نشر اتمی به تعداد اتم‌های برانگیخته بستگی دارد اما جذب اتمی به تعداد اتم‌ها در حالت پایه بستگی دارد.

د) در نشر اتمی دمای اتومایزر به اندازه کافی بزرگ است تا اتم‌های آنالیت را به سطح انرژی بالاتر ببرد و آن‌ها را برانگیخته کند اما در جذب اتمی دمای اتومایزر فقط به اندازه‌ی اتومایز اتم‌های آنالیت که در حالت پایه قرار دارند تنظیم می‌شود.

ه) از آن‌جایی که شدت نشر شعله‌ای به تعداد اتم‌های برانگیخته شده بستگی دارد، تغییرات دما به طور مستقیم روی آن تاثیر می‌گذارد. در جذب اتمی هم نیز از آن‌جایی که فقط به تعداد اتم‌های برانگیخته نشده (حالت پایه) بستگی دارد دمای شعله به طور مستقیم روی آن اثر نمی‌گذارد.

و) نشر اتمی به تغییرات دمایی حساس است اما جذب اتمی به تغییرات دمایی حساس نمی‌باشد.

ز) مزایای جذب اتمی نسبت به نشر اتمی: مزاحمت‌های کمتر،کمتر به دما وابسته است، حساسیت و صحت روش بهتر است.

ر) معایب جذب اتمی نسبت به نشر اتمی: فقط برای عناصر فلزی کاربرد دارد و بقیه عناصر به سرعت اکسیده می‌شوند، فقط برای تجزیه کمی مناسب است.

10) دلیل دمای بالا شعله استیلن نسبت به شعله‌هایی مانند اتان و اتن چیست؟

هرچند که گرمای سوختن اتان از اتن و اتین بیشتر است ولی دمای شعله اتین از دو گاز دیگر بیشتر می‌باشد. علت آن تعداد مول‌های گاز ایجاد شده در واکنش سوختن اتان، اتن و استیلن است.

C₂H₆ + 3.5O₂ ⟶ 2CO₂ + 3H₂O

C₂H₄ + 3O₂ ⟶ 2CO₂ + 2H₂O

C₂H₂ + 2.5O₂ ⟶ 2CO₂ + H₂O

طبق معادلات فوق از سوختن یک مول اتان، ۵ مول گاز تولید می‌شود، درصورتی که از سوختن یک مول استیلن، ۳ مول گاز تولید می‌شود. از طرفی گرمای تولید شده در هر واکنش صرف افزایش جنبش مولکول‌های تولید شده در همان واکنش می‌شود که همان دما شعله است.

چون تعداد مول گاز تولید شده در واکنش سوختن استیلن کمتر است، به هر مول از گاز تولید شده گرمای بیشتری رسیده و جنبش گازهای تولید شده بیشتر خواهد بود، در نتیجه شعله آن دمای بالاتری خواهد داشت.

11) چرا در فلیم فوتومتری از فیلتر استفاده می‌کنیم؟ آیا استفاده از فیلترها مشکلی را در فلیم فوتومتری ایجاد می‌کند؟

به دلیل ارزان قیمت بودن فیلترها نسبت به مونوکروماتور ها، در دستگاه فلیم فوتومتری از فیلتر استفاده می کنیم. همچنین به دلیل متفاوت بودن و نزدیک نبودن طول موج های نشری پنج عنصر کلسیم، باریم، پتاسیم، سدیم ولیتیم به یکدیگر، استفاده از فیلتر ها به جای مونوکروماتورها هیچ مشکلی را ایجاد نمی کنند.

 

* توجـه: کلسیم به وسیله خط نشری هیدروکسیـد کلسیم در 622 نانومتر به جای اتم اصلی کلسیـم که در 423 نانومتر اتفاق می‌افتد اندازه‌گیری می‌شود.

12) دکمه‌های Fine و Coarse مربوط به بخش Sensivity دستگاه فلیم فوتومتر چه کاری انجام می‌دهند؟

کنترل‌های Coarse و Fine به عنوان حساسیت دستگاه عمل می‌کنند. این دو کنترل برای تنظیم صفحه‌ی نمایش برای خواندن مناسب شدت نشر اتم مورد نظر در هر غلظتی از محلول استاندارد استفاده می‌شود. روش کار به این صورت است که ابتدا غلیظ‌ترین نمونه استاندارد را به دستگاه می‌دهیم اگر شدت نشر آن کم بود، به وسیله‌ی کنترل‌های Coarse (شدید) و Fine (ضعیف) شدت نشر محلول‌ها را تغییر دهیم تا خواندن شدت نشر نمونه با کمترین غلظت، برای ما راحت‌تر باشد. کنترل Coarse سوییچی دارای چهار موقعیت دوار و کنترل Fine یک پتانسیل‌سنج 10-Turn می‌باشد.

________________________________________

پاسخ سؤالات آزمایش‌های شیمی دستگاهی (اسپکتروفتومتری UV-Vis / شناسایی کیفی توسط طیف IR / طیف‌سنجی نشر اتمی شعله‌ای / کروماتوگرافی گازی) به رایگان در اختیار شما قرار داده شده است و می تونید با گشتی تو سایت پاسخ باقی سؤالات رو پیدا کنید.

لازم به ذکره که تمامی این سؤالات به صورت یکجا تو یه فایل کامل (45 صفحه‌ای) موجوده که شما می‌تونید فایل را تهیه و همه‌ی سؤالات رو یکجا داشته باشید.