هالوژن اسپکترومتری جذب منبع بخش ۲ : کلر

هالوژن اسپکترومتری جذب منبع بخش ۲ : کلر – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه شیمی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

اندازه گیری هالوژنها از طریق مولکول ها در شعله هوا-  استیلن با استفاده از اسپکترومتری جذب منبع پیوسته با تفکیک بالا

بخش ۲ :  کلر

چکیده

بخش دوم مطالعات هالوژن ها در شعله هوا – استیلن، به عنوان تداوم کار بر روی فلوئور، به
اندازه گیری کلر با استفاده از اسپکترومتری جذب منبع پیوسته با تفکیک بالا و جذب مولکولی معطوف می شود. در مورد کلر، این نکته ثابت شده که مولکول دو اتمی InCl یک گونه مناسب می باشد. کلر در حضور مقدار اضافی In در شعله به InCl تبدیل می شود و یک راس نواری مشخص nm 24/267 ایجاد می کند که می تواند به صورت تجزیه ای ارزیابی شود. تاثیر اسیدهای معدنی غلیظ و بستر های فلزی بر جذب در این راس نواری آزمایش شد. در تمام موارد این نکته اثبات شد که سیگنال موثر واقع نمی شود. یعنی هیچ تداخل طیفی مشاهده نمی گردد. با این وجود، تداخل های شیمیایی شدیدی در حضور سولفوریک اسید و فسفریک اسید یافت می شود که می توانند با افزودن Ca به حالت نیترات به صورت جزئی حذف شوند. علاوه بر این، نیتریک اسید و هیدروفلئوریک اسید و نیز بسترهای Cu و Ga تداخل های شیمیایی قابل توجه ایجاد کردند. بنابراین، روش افزایش استاندارد باید برای اهداف کالیبراسیونی بکار برده شود. با توجه به حد تشخیص، مقدار mg L^−۱ ۳ برای زمان اندازه گیری ۵ ثانیه در حضور mg L^−۱ ۰۰۰/۱۰ حاصل شد.

کلمات کلیدی: منبع پیوسته، اسپکترومتری جذبی، شعله هوا- استیلن، اندازه گیری کلرید، ایندیوم کلرید

هالوژن اسپکترومتری جذب منبع بخش ۲ : کلر

۱- مقدمه

این تحقیق بخش دوم سری کوچکی از اندازه گیری هالوژن ها با استفاده از شعله معمولی هوا- استیلن می باشد که همانند بخش ۱ با مطالعه روی اندازه گیری فلوئور مورد اقدام قرار گرفت [۱].

در هر دو بخش، تکنیک اسپکترومتری جذب اتمی منبع پیوسته با تفکیک بالا HR-CS AAS)) برای اندازه گیری جذب مولکول های محتوی هالوژن مربوطه به کار برده شد. تحقیق حاضر بر اندازه گیری (تعیین) کلر (Cl) با بکارگیری جذب مولکول InCl تمرکز می کند.

 Cl یک عنصر شیمیایی همه جا موجود است که می تواند در اتمسفر، خاک و آب یافت شود،
مورد اخیر عمدتا به علت بخش دو درصدی در آب دریا به صورت نمک های Na و Mg می باشد. در رتبه بندی عناصر موجود در بدن انسان، Cl موقعیت دهم را اشغال می کند. با توجه به کاربردهای صنعتی، محیطی و دارویی نظیر بازبینی موازنه الکترولیت یا تشخیص بیماری هایی نظیر لیف آماس کیسه ای (فیبروز کیسه ای) [۲]، اندازه گیری Cl یک کار مهم است اما یک کار
مسئله ساز نیز می باشد.

هالوژن اسپکترومتری جذب منبع بخش ۲ : کلر

۲- بخش تجربی

۲-۱ نصب سیستم

نصب تجربی استفاده شده برای اندازه گیری ها با آنچه که در بخش I توصیف شده ، مطابقت دارد (۱). بطور خلاصه، دو اسپکترومتر اِچِل(echelle) مختلف ساخته شده در ISAS ، برلین بکار برده شده است. نوع اول، ARES (اسپکتروگراف اِچِل آرایه ای) یک دستگاه همزمان بویژه برای ثبت طیفهای جذب مولکولی بازبینی بین ۲۰۰nm و ۴۶۵nm با تعداد کل ۶۷۰۰۰ کانال طیفی می باشد. نوع دوم،  DEMON(مونوکروماتور اِچِل دوگانه) یک اسپکترومتر متوالی با پراکندگی(پخش) متقابل(معکوس) خطی (در هر پیکسل۱۴۰۰۰۰ است که ثبت فاصله طیفی تصادفی تا نیم نانومتر خارج از محدوده طول موج کلی بین ۱۸۹nm و۹۰۰nm را امکانپذیر می سازد. اطلاعات بیشتر در مورد این دستگاهها از انتشارات قبلی در دسترس می باشند(۲۸-۲۳)

۲-۲ استانداردها، واکنشگرها و نمونه ها

استانداردC1 بوسیله حل کردن سدیم کلرید بسیار خالص(مرک، آلمان) در آب مقطر تهیه شد. به منظور مقایسه، استانداردهای تهیه شده از هیدروکلریک اسید نیز استفاده گردید. محلولهای In
۴۰۰۰۰-۶۰۰۰۰mgL^-1برای تشکیل InCl بوسیله حل کردن In فلزی بسیار خالص در یک ظرف کوارتز با استفاده از نیتریک اسید زیر جوش تهیه شد. محلولهای A1، Cu ،Ga ،Fe ،Ni به همین صورت از فلزات بسیار خالص آنها  (>99.99%) تهیه گردیدند. سایر محلولهای نیترات فلزی(Ca، Co، K، Mg، Mn، Na و Pb ) بوسیله رقیق کردن مستقیم تیتریزول(Titrisol) مربوطه(مرک ، ۲۰۰۰۰mgL^-1) تهیه شدند. نیتریک اسید(۶۵%) ، هیدروکلریک اسید(۳۷%)، هیدروفلوئوریک اسید(۴۰%)، سولفوریک اسید (۹۸%) و فسفریک اسید(۸۵%) همگی دارای کیفیت تجزیه ای(خلوص آزمایشگاهی) بوده و آنها نیز از شرکت مرک تهیه شدند. گاز استیلن(خلوص ۹۹٫۶%) از شرکت ایر لیکویید(Air Liquid)(آلمان) تهیه شد. ماده مرجع تایید شده BCR NO 151(پودر شیر) از شرکت LGC پروموکم(LGC Promochem)(آلمان) خریداری شد. مواد مرجع تایید شده HISS-1 و PACS-2(هر دو رسوب دریایی) بوسیله موسسات تحقیقات ملی (National Research Council) (NRC، کانادا) فراهم شد.

۲-۳ تهیه نمونه و آنالیز

حدود ۰٫۳ گرم نمونه BCR 151 با ۵ml اسید نیتریک زیر جوش کاملا مخلوط شد. نمونه بطور کامل در مدت ۵–۴ ساعت در دمای اتاق حل شد و سپس با آب به حجم ۱۵ml رسانده شد. نمونه های رسوب محتوی SiO₂ بود و نمی توانست بدون روش شدیدی بطور کامل حل شود. بنابراین Cl بوسیله استخراج با اسید نیتریک از زمینه غیر قابل حل (غیر قابل هضم) جدا گردید. به همین منظور، به ترتیب۱g HISS-1 و-۲ ۰٫۲g PACS با آب مرطوب شد و سپس ۴ml اسید نیتریک رقیق۱:۱ به آن افزوده شد. پس از رسوب گذاری، محلول از رسوب جدا شد. این روش با باقیمانده رسوب دوبار تکرار شد و سپس محلولها به هم پیوستند و با آب به حجم ۱۵ml رسانده شدند. محلولهای نمونه ، قبل از اندازه گیری ، باز هم با فاکتور ۲ رقیق شدند و ۱۰۰۰۰mgL^-1 In به آنها افزوده شد. کالیبراسیون با استفاده از روش افزایش های استاندارد سه نقطه ای انجام شد. به همین منظور ، محلولهای نمونه BCR151، HISS-1، PACS-2 به ترتیب با ۱۰۰ و۲۰۰mgL^-1Cl  نشاندار شدند.

۲-۴ شرایط شعله

قبل از اندازه گیری های تجزیه ای با سیستم DEMON، ترکیب شعله و موقعیت شعله با استفاده از محلول استاندارد Cl بهینه شد. تشکیل  InCl با افزودن ۱۰۰۰۰mgL^-1In به استاندارد رسانده شد. InCl برخلاف گونه هایی نظیرPO، CS و GaF  نسبتا ناپایدار است و در ناحیه داغ شعله می تواند به آسانی شکسته شود. بنابراین، جذب مولکولی InCl ترجیحا در ناحیه سرد شعله، یعنی در مرکز شعله درست بالای راُس شعله در جایی که دمای شعله ۲۰۰ پایین تر از داغ ترین ناحیه باشد، مشاهده میشود. در عمل، وابستگی قوی سیگنال جذبی InCl به ارتفاع مشاهده ای با ارتفاع بهینه ۶mm بالای راس شعله مشاهده می شود.

۲-۵ روش اندازه گیریها

جنبه های عمومی مربوط به روش اندازه گیری با سیستم های ARES و DEMON در مراجع (۲۷ و ۲۸) ارائه شده اند. برای اطمینان از تشکیل  InCl ، ۱۰۰۰۰mgL^-1Inبه تمام محلولهای نمونه، استاندارد و شاهد افزوده شد. درچنین غلظت هایی، جذب ضعیف شاهد مشاهده شد که می بایست از اندازه گیری ها تفریق شود(کم شود). جذب با انتخاب طول موج، یعنی جذب جمع شده روی سه پیکسل در اطراف طول موج مرکزی در نیمرخ جذب، برای ارزیابی سیگنالها بکاربرده شد. برای تصحیح زمینه ، چندین پیکسل فاقد تداخل نزدیک به جذب InCl انتخاب گردید(مراجعه به شکل ۲)

هالوژن اسپکترومتری جذب منبع بخش ۲ : کلر

۳- نتایج و بحث

۳-۱ طیف جذب مولکولی InCl با تفکیک بالا

طیف های جذب مولکولی ایجاد شده در شعله هوا- استیلن با استفاده از یک اسپکترومتر جذب اتمی متداول به وسیله هارگوچی و فووا [۱۶] مطالعه شده است. استخراج خصوصیات طیفی سیستم ARES، یعنی ثبت همزمان و تفکیک بالا، دسترسی اصلاح شده قابل توجه به طیف، عملی شده است. یک طیف جذبی پیمایشی InCl که nm265 (nm200 تا nm 465) را پوشش می دهد، به وسیله مکش محلولی از mg L^−۱ ۰۰۰/۱۰ ایندیم (In) و ۱% حجمی / حجمی هیدروکلریک اسید در داخل شعله هوا- استیلن اندازه گیری شد. جذب مولکولی فقط بین nm260 و nm275 ظاهر شد. فاصله مربوطه، متشکل از حدود ۳۵۰۰ کانال طیفی، در شکل ۱ نشان داده شده است. نمودار بالایی (الف) ۱ طیف را برای شرایط شعله استاندارد، با در نظر گرفتن موقعیت شعله و سرعت های جریان، نشان می دهد در حالیکه در نمودار پایینی (ب )۱ همان فاصله برای پارامترهای بهینه ذکر شده در بالا را نمایش می دهد.

۳-۲ اثرات مقدار In  و  Cl  بر جذب مولکولی  InCl

اثر غلظت های In وCl بر جذب InCl با تغییر مقدار مربوطه و ثابت نگهداشتن دیگری و
اندازه گیری سیگنال جذبی در راس نوار InCl، nm 24 / 267 بررسی شد. شکل ۳ خصوصیات مربوطه برای غلظت های Cl ثابت mg L^−۱ ۲۰۰۰ (شکل ۳ الف) و غلظت In ثابت
mg L^−۱ ۰۰۰/۱۰ (شکل ۳ب) را نشان می دهد. هر نقطه اطلاعاتی (داده) از متوسط سه اندازه گیری متوالی تعیین شد. افزودن In در ابتدا منجر به افزایش قوی جذب InCl می شود که پس از نسبت مولی ۱:۱ کاهش یافته و به mg L^−۱ ۶۵۰۰ می رسد. هیچ اثر اشباع شدگی حتی در غلظتهای In خیلی بالای بیش از mg L^−۱ ۳۰۰۰۰ مشاهده نشد. در مورد افزودن Cl یک خصوصیت مشابه یافت شد. در اینجا، جذب تا غلظت Cl حدود mg L^−۱ ۳۰۰۰ که دوباره با نسبت مولی ۱:۱ معادل است،  به طور خطی افزایش می یابد. در آن طرف این نقطه، جذب با سرعت پایین تر باز افزایش می یابد اما حداقل تا دو برابر غلظت ضروری برای نسبت مولی ۱: هیچ اشباع شدگی مشاهده نشد.

۳-۳ تداخل های طیفی و غیر طیفی در جذب مولکولی InCl

برای مطالعات کیفی تداخل های طیفی ممکن به وسیله بسترهای (زمینه های) فلزی بر روی راس نوار مولکولی InCl در nm24/267، طیفهای جذبی پیمایشی محلول نمکهای فلزی mg L^−۱ ۰۰۰/۱۰  از  Mn, Na, Ni, Pb, Sn, Sr, Ag, As, Bi, Ca, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Li, K, Mg  و Zn، ثبت شده با اسپکترومتر ARES، ارزیابی شد. این طیف ها برای خطوط جذبی قرار گرفته در داخل ±۱۰۰ pm در اطراف راس نوار InCl بررسی شدند. در هیچ موردی، خطوط جذبی به اندازه کافی به هم نزدیک نبودند تا تداخل طیفی ایجاد نمایند.

۳-۴ حد تشخیص و محدوده دینامیکی خطی

تخمین هایی از حد تشخیص(LOD) براساس سه دفعه انحراف استاندارد ۱۰ اندازه گیری متوالی با استفاده از یک محلول استاندارد محتوی ۴۰mgL^-1Cl در حضور ۱۰۰۰۰mgL^-1In برای زمان اندازه گیری ۵ ثانیه محاسبه گردید. این شرایط منجر به LOD ،  ۳mgL^-1برای Cl شد. اصولا، این مقدار می تواند با استفاده از غلظتهای بالاترIn قدری اصلاح شود. با شروع از این LOD، محدوده دینامیکی خطی این روش، همانگونه که می تواند از بخش خطی منحنی شکل (b)3 استخراج شود، تقریبا سه برابر این مقدار محدوده دارد.

۳-۵ آنالیز CRM

این روش جدید با روش آنالیز سه ماده مرجع مطمئن، تایید شد:BCR No151 (پودر شیر) با غلظت Cl تایید شده mgg^-1  (۰٫۳±۹٫۹)  HISS-1 ، ( رسوب دریایی) محتوی ۰٫۳۵%m/v Cl و PACS-2 (رسوب دریایی) با ۳%m/v Cl به عنوان مقادیر اطلاعاتی. بخش ۱٫۱%m/v از P در پودر شیر باید با توجه به تداخل شیمیایی ممکن در نظر گرفته شود. بهرحال، محلول نهایی بوسیله فاکتور ۱۰۰(۱۰۰ برابر) رقیق شد و نمونه ها نیز محتوی ۱٫۳% m/v Ca گردید. بنابراین، از اثرات تداخلی می توانست صرفنظر شود. نمونه های رسوبهای دریایی محتوی هیچ ترکیب مستعد تداخل شیمیایی نبود. برای کالیبراسیون، روش افزایشهای استاندارد بصورت توصیف شده در بالا بکار برده شد.

هالوژن اسپکترومتری جذب منبع بخش ۲ : کلر

۴- نتیجه گیری

روش جدیدی برای اندازه گیری Cl در شعله عادی هوا- استیلن با استفاده از HR-CS AAS معرفی شد. این روش جذب مولکولی InCl در nm24/267 را نشان داد که در حضور مقدار اضافی In در شعله تشکیل می شود. تفکیک طیفی بالا در دستگاه حذف تداخل های طیفی و تصحیح زمینه معتبر را امکان پذیر ساخت و منجر به اندازه گیری های بسیار صحیح و دقیق شد. خصوصیات دیگر این روش، هنگامی که می توان از شعله عادی هوا- استیلن استفاده کرد، سادگی و سرعت آن می باشند. با سولفوریک اسید و فسفریک  اسید، تداخل های شیمیایی مهمی حاصل می شوند که می توانند به وسیله افزودن Ca به  حالت نیترات قدری حذف شوند. در زمینه های فلزی معین، تداخل های شیمیایی نیز قابل توجه هستند. این یافته ها همراه با فرض لزوم In گران قیمت، فقط کمبودهای این روش را تشکیل می دهند. این نکته بر خلاف روش های قبلا توسعه یافته برای اندازه گیری F، P و S به ترتیب بر اساس جذب مولکولی GaF، PO و CS می باشد. LOD قابل دسترسی برای Cl، mg L^−۱ ۳ بود. محدوده دینامیکی تقریبا سه مرتبه بزرگتر بود. با این خصوصیات، کاربردهای تجزیه ای اصلی مانند اندازه گیری Cl در آب یا ترکیبات آلی محیط زیست امکان پذیر می شود.