Masarykova univerzita

Příprava neznámých vzorků

Neznámé vzorky 1 a 2 byly připraveny Mgr. Tomášem Vaculovičem, Ph.D. Na základě získaných kalibračních závislostí byly stanoveny obsahy prvků v neznámých vzorcích. Pro stanovení těchto obsahů byly vybrány spektrální čáry uvedené v Tabulce 10. Teoretické koncentrace jednotlivých prvků ve vzorcích jsou uvedeny v Tabulce 7.

Tabulka 7 – Koncentrace jednotlivých kovů u neznámých vzorků

	koncentrace
	(μg ∙ l^-1)						(mg ∙ l^-1)
	Al	As	Be	Fe	Mn	Pb	Ca	Mg
Vzorek 1	50	50	30	50	50	30	7	11
Vzorek 2	20	15	10	55	15	15	25	30

2. VÝSLEDKY A DISKUSE

4.1 Výběr spektrálních čar

Cílem této práce je výběr jedné emisní čáry pro každý prvek, která bude vhodná
pro stanovování tohoto prvku při laboratorním cvičení. Celý proces vyšetřování spektrálních interferencí byl zahájen výběrem 8 prvků (Al, As, Be, Ca, Fe, Mg, Mn, Pb) a u každého
z nich byly vybrány všechny emisní čáry (celkem 73 čar), jak je uvedeno v Tabulce 8.

Tabulka 8 – Emisní čáry jednotlivých prvků (v nm)

Fe	Al	Ca	Mn	As	Pb	Mg	Be
218,719	167,079	183,801	191,510	189,042	168,215	202,582	234,861
233,280	185,593	184,006	257,610	193,759	182,205	279,079	249,473
234,349	220,462	315,887	259,373	197,262	216,999	279,553	265,045
238,204	226,910	317,933	260,569	200,334	220,353	279,806	313,042
239,562	236,705	318,128	279,482	228,812	261,418	280,270	313,107
240,488	237,312	370,603	293,930	234,984	280,199	285,213	332,134
259,837	256,798	373,690	294,920	449,423	283,306
259,940	266,039	393,366	348,291
261,187	308,215	396,847	403,076
271,441	309,271	422,673	403,307
273,074	394,401	431,865
274,932	396,152
322,775
371,994

Nejdříve byl zmlžován roztok zkoumaného prvku o dané koncentraci (viz Tabulka 5) a poté byly zmlžovány další vodné roztoky jiných prvků, které byly možnými interferenty. Pokud vznikla mezi prvky interference, projevila se překryvem analytických čar stanovovaného prvku a případného interferentu. Na základě těchto pozorování bylo možné vyloučit takové emisní čáry, u kterých je patrná interference. Celkem bylo vyřazeno 32 nevhodných spektrálních čar, tedy zbylo 41. Případ spektrální interference je znázorněn na Obr. 1, kde je znázorněna spektrální čára olova o vlnové délce 280,199 nm s interferencí hořčíku. Pro porovnání na Obr. 2 je spektrální čára olova při vlnové délce 182,205 nm, kde je profil čáry pravidelný a ničím neovlivněný. Tato čára je proto vhodná k dalšímu zpracování. Stejným způsobem byly vybrány další emisní čáry pro ostatní prvky.

1. 
   – Na obrázku je vidět emisní čára olova při 280,199 nm. Nejprve
   byl zmlžován vodný roztok olova o koncentraci 10 mg ∙ l^-1 a následně byly zmlžovány případné interferenty o koncentracích, které jsou uvedeny v Tabulce 5. Jako interferent je zde patrná světle modrá linie čáry hořčíku. Další interferenty jsou Fe, Be, Ca, Al, Mn, As, které ale nejsou znatelné.
   

2. 
   – Tento obrázek zobrazuje emisní čáru olova při vlnové délce 182,205 nm. V tomto případě je také zmlžován vodný roztok olova o koncentraci 10 mg ∙ l^-1,
   ale nejsou zde patrné žádné interferenty. Tato emisní čára je vhodná ke stanovení olova z hlediska spektrálních interferencí.
   

Dalším krokem k výběru vhodných čar bylo proměření kalibrační závislosti. Na základě linearity a citlivosti byly vybrány pro každý prvek 2 čáry. Při vysokých intenzitách docházelo

u některých prvků k samoabsorbci, což se projevilo zakřivením výsledné kalibrační závislosti. Nejvýznamnější samoabsorbční efekt vykazoval Ca a Mg jak znázorňují Obr. 3 a 4.
Po proložení bodů lineární regresí je zakřivení patrné. Proto byly i tyto emisní čáry vyloučeny z celkového výběru a byly vybrány sice méně citlivé čáry, ale více lineární.

3. 
   – Na tomto obrázku je znázorněna kalibrační závislost hořčíku při vlnové délce 280,270 nm. Podle Tabulky 6 byly připraveny kalibrační roztoky. Předpoklad je,
   že závislost intenzity na koncentraci hořčíku ve vodě bude přímoúměrná, tzn. bude
   mít lineární charakter. Zde je však kalibrační závislost zakřivená a ovlivněná samoabsorbčním efektem.
   

4. 
   – Tento obrázek znázorňuje kalibrační závislost vápníku při vlnové délce 422,673 nm. Stejně jako v předchozím případě byly připraveny kalibrační roztoky podle Tabulky 6 a sestavena kalibrační závislost. I zde je zakřivení patrné a tedy i kalibrační závislost je zatížena samoabsorbcí.
   

Pro vybraných 16 spektrálních čar, tj. dvě od každého prvku, které jsou uvedeny v Tabulce 9, byly sestaveny kalibrační závislosti.

Tabulka 9 -16 vybraných spektrálních čar

Prvek	Al	As	Be	Ca	Fe	Mg	Mn	Pb
λ (nm)	394,401	189,042	313,042	317,933	238,204	279,806	257,610	220,353
	396,152	193,759	313,107	373,690	239,562	285,213	259,373	283,306

Z výsledných kalibračních závislostí byla vyhodnocena vždy jedna emisní čára vhodná ke stanovení daného prvku. Na Obr. 5 a 6 jsou znázorněny 2 vybrané čáry pro arsen. U obou kalibračních závislostí leží všechny body na přímce a mají lineární charakter. Proto rozhodujícím faktorem pro výběr té nejvhodnější spektrální čáry byla citlivost. Jak je vidět
na Obr. 6, je emisní čára As při vlnové délce 193,759 nm citlivější než na Obr. 5,
kde je znázorněna emisní čára As při vlnové délce 189,042 nm. Na základě tohoto faktu byla tato čára vybrána jako nejvhodnější ke stanovování hořčíku. Stejným systémem byly vybrány emisní čáry pro ostatní prvky, které budou dále využity při laboratorních cvičeních.

5. 
   – Na tomto obrázku je ukázka kalibrační závislosti pro emisní čáru As při vlnové délce 189,042 nm. Tato čára by byla vhodná vzhledem ke své linearitě, ale z hlediska citlivosti byla vyhodnocena za vhodnější čáru ta s vlnovou délkou 193,759 nm.
   

6. 
   – Tento obrázek zobrazuje kalibrační závislost arsenu při vlnové délce 193,759 nm. Podmínka lineární závislosti je zde splněna a v porovnání s předchozím obrázkem
   je patrnější strmější sklon kalibrační přímky, a tedy je tato čára citlivější.
   

Přehled vybraných 8 emisních čar i s mezemi detekce (LOD), rozsahem linearity a korelačním koeficientem, je uveden v Tabulce 10.

Tabulka 10 – Vybrané emisní čáry

Prvek	λ (nm)	LOD (mg ∙ l^-1)	Rozsah linearity (mg ∙ l^-1)	Korelační koeficient
Al	396,152	0,001	0 – 1	0,994624
Ca	317,913	0,010	0 – 50	0,995558
Fe	238,204	0,001	0 – 1	0,996144
Mg	279,806	0,010	0 – 50	0,996291
Prvek	λ (nm)	LOD (μg ∙ l^-1)	Rozsah linearity (μg ∙ l^-1)	Korelační koeficient
As	193,759	5,000	0 – 500	0,996834
Be	313,042	0,080	0 – 5	0,952726
Mn	259,373	0,200	0 – 200	0,987950
Pb	283,306	10,000	0 – 50	0,974337