Ugrás a tartalomhoz

ATOMABSZORPCIÓS SPEKTROMETRIA

Dr. Posta József

Hallgatói Információs Központ

A higany hideggőz (CV=cold vapor) technikás atomizációja

A higany hideggőz (CV=cold vapor) technikás atomizációja

A higanyt lángatomabszorpciós spektrometriás módszerrel rossz kimutatási határral lehet meghatározni. Mivel a higany az egyik legtoxikusabb elem, nagyon fontos volt olyan atomizáló módszer kifejlesztése, amelyet alkalmazva az AAS módszernek jelentősen javítható a kimutatási határa.

A higany különleges fémes elem, mert viszonylag nagy a gőznyomása, ─ 0,0016 mbar 20 oC-on ─ mely megfelel 14 mg/m3 atomos higanynak a gőzfázisban. Ebből adódóan a higany közvetlenül elemezhető külön atomizálás nélkül. Ezért ha a higanyvegyületet elemi higannyá redukáljuk, és azt átvisszük gőzfázisba akkor a gőzt higany üregkatód lámpával átvilágítva hevítés nélkül, hidegen (20 oC-on) meghatározható a minta higanytartalma. Ezért nevezik a módszert hideggőz (CV=cold vapor) technikának.

A meghatározás első lépése a mintaoldatban a higanyvegyületek elemi higannyá történő redukciója. A redukcióhoz a minőségi kémiai analízisből régóta jól ismert Bettendorf-próbát használhatjuk fel. Erősen savas közegben ón(II)-klorid hatására a higanyvegyületek az alábbi egyenlet szerint elemi higannyá alakulnak.

(57)

Ez a reakció nagyobb (0,1 M) higanykoncentráció mellett fekete csapadékot eredményez, mely a higany kimutatásának egyik jellemző reakciója. Ha azonban igen kis (10─4 – 10─5 M-os) higanykoncentrációjú oldaton a reakció közben mérsékelt (1 L/min) sebességgel argon gázt buborékoltatunk keresztül, a higany atomok ─ mielőtt egyesülnének ─, nagy tenziójuk miatt kikerülnek a gázfázisba. Ezt az atomos higanygőzt azután argon árammal egy 10 cm hosszúságú kvarcablakos küvettába vezetjük, amelyen a higany üregkatód lámpa fényét átvezetve a higanyatomok számával arányos fényelnyelést mérünk. A higany-meghatározó készülék rajzát a 109. ábrán mutatjuk be.

109. ábra A higany hideggőz technikás meghatározása

A 109. ábrán bemutatott higany meghatározó készülék tartályába 30%-os kénsavban oldott 5%-os ón(II)-kloridot öntünk. Ebbe a redukáló elegybe adagoljuk szeptumon keresztül a higanytartalmú mintát. A felszabaduló higanygőzt Mg(ClO4)2-ot tartalmazó szárítócsövön vezetjük át, mielőtt a küvettába kerül. A kalibráló sorozat felvételéhez elegendő egyetlen higanytartalmú kalibráló oldat, amelyet növekvő térfogatban adagolunk a redukáló elegyhez.

110. ábra Növekvő tömegű higany tranziens atomabszorpciós jelei

A 110. ábrán növekvő térfogatú, ezáltal növekvő tömegű higanyt tartalmazó oldatok abszorbancia-görbéinek időbeli lefutását, alakját mutatjuk be. Mint az az ábrából látható, a tranziens görbék csúcsmagassága és a görbe alatti területe is arányos a redukáló elegyhez adott higany tömegével. A bemutatott jelek nagysága nem koncentráció, hanem tömegfüggő, azaz a módszer integráló jellegű. Ezért, ha egy minta higanytartalma, ebből adódóan az abszorbancia túl kicsi, akkor megnövelve a redukáló elegyhez adott minta térfogatát, növelhető a mért jel nagysága.

A 110. ábrán azonban az is megfigyelhető, hogy a nagyobb mintatérfogathoz illetve higanytömeghez tartozó abszorbancia-görbék kiszélesednek. Ahhoz, hogy a fenti redukciós módszerrel tovább lehessen javítani a higany meghatározás kimutatási határát, lehetőség van a felszabaduló higanygőz dúsítására. A dúsítást úgy valósíthatjuk meg, hogy a kémiai úton felszabadított higanygőz útjába egy kisméretű kolonnát helyezünk, amelyet nagy fajlagos felületű aranygyapottal töltünk meg. A higanygőz az arany felületén amalgámként megkötődik. A dúsítás befejezése után a kolonnát a köréje tekert fűtőtekercs segítségével gyorsan felhevítjük (109. ábra). Ekkor az amalgám elbomlik és a dúsított higany gőze egyszerre kerül az üregkatód lámpa fényútjába. Az így kapott karcsú tranziens jel a jel/zaj viszony lényeges javulását eredményezi. Utóbbi módszerrel a higany kimutatási határa akár femtogrammig (10─15 g-ig) csökkenthető.