Atomik absorpsiyon spektroskopisinde grafit fırın ısıtma hızının atomlaşma mekanizmasına etkisi

Abstract

ÖZET Yüksek ısıtma hızındaki grafit fırınlarda (1000 °C / s'nin üzerinde) atomlaşma, normal ısıtmalı grafit fırınlara (500 °C / s civarında) göre büyük farklılıklar göstermektedir. Bu çalışmada, normal ısıtmalı grafit fırınlarda atomlaşma mekanizmaları daha önce incelenmiş, platin, gümüş, mangan, krom, demir ve alüminyum elementleri seçilmiş ve yüksek ısıtma hızındaki grafit fırınlardaki davranışları incelenmiştir. İlgilenilen elementlerin yüksek ısıtma hızındaki grafit fırınlardaki davranışlarının incelenmesinde, bu tip fırınlar için geliştirilen yeni bir matematiksel mode İleme kullanılmıştır. Bu amaçla, deneysel olarak elde edilen absorbans-zaman ve sıcaklık-zaman sinyalleri için polinom regresyonu ile A=f(t) ve T=f(t) matematiksel ifadeleri türetilmiştir. Bu ifadeler ile birlikte kinetik çalışmalar yapılmış ve geliştirilen model ile atomlaşma mekanizmaları için mümkün olan basamaklar incelenmiştir. Yapılan çalışmada ilgilenilen elementlerin atomlaşma enerjilerinin tayininden ziyade, atomlaşmaya etki eden tüm faktörlerin incelenmesi hedef alınmıştır. Bu nedenle, geliştirilen yeni model ile ulaşılan son eşitlikteki tüm terimlerin zaman ve do lay ısı ile sıcaklıkla değişimi hesaplanarak, atom oluşumu ve uzaklaşmasına etkileri incelenmiştir. Böylece yapılan varsayımların geçerliliği ve atomlaşmayı hangi parametrelerin hangi koşullarda önemli ölçüde etkilediği araştırılmıştır. Atom oluşumunu etkileyen parametrelerin sayısal değerlerine dayanarak İn ki l/T Arrhenius eğrileri oluşturulmuş ve bu eğrilerden yararlanarak da ilgilenilen elementlerin atomlaşma enerjileri bulunmuştur. Bulunan atomlaşma enerjileri, mangan ve alüminyum dışında, çalışılan elementlerin gaz fazındaki dimerlerinin ayrışması yolu ile atomlaştığı sonucunu doğurmaktadır. Mangan ve alüminyum elementlerinde dimerlerin ayrışması ile değil, oksidinin ısısal ayrışmasına karşı gelen atomlaşma enerjisi değeri elde edilmiştir. Halbuki, düşük ısıtma hızlarında elde edilen absorbans sinyallerine dayanarak, platin için elementel halden doğrudan buharlaştığı ; gümüş için de yine aynı mekanizmanın geçerli olduğu ; krom, demir ve alüminyum elementleri için de oksitlerinin ısısal yolla ayrıştığı, ilgili araştırmacılar tarafından önerilmiştir. Düşük ısıtma hızı koşullarına oranla, küçük atomlaşma enerjileri değerlerinin elde edilmesi, atomlaşma mekanizmalarının fırın ısıtma hızı ile önemli ölçüde değiştiğini göstermektedir.

IV SUMMARY The atomization pathways leading to gaseous atoms in graphite furnaces having high heating rates are considerably different from the mechanisms in commercial furnaces for some elements. In this study, the atomization mechanisms of platinum, silver, manganese, chromium, iron and aluminum in graphite furnaces with low heating rates are compared with their behavior in furnaces having relatively higher rates of heating. A novel mathematical approach is used for the investigation of atomization mechanisms of the interest elements in the graphite furnace. For this purpose,. polinomial regressions are employed in obtaining A=f(t) and T=f(t) functions, and a first order kinetics is assumed for the atom formation reactions. The main goal of the study is to investigate the contributions of several parameters to the formation and dissipation of the analyte atoms within the graphite furnace with fast heating, and to compare the possible mechanisms obtained with the mechanisms proposed for lower rates of heating. By using the numerical values of the parameters affecting the formation of the analyte atoms, atomization energy values are calculated from inkı vs 1/T plots. The atomization energy values obtained are in a good agreement with the dissociation energy values of the dimers of the elements under study, except manganese. For manganese, however, the atomization energy value obtained correlates well with the thermal dissociation of its oxide. On the other hand, the atomization mechanisms proposed for these elements in graphite furnaces with lower rates of heating are completely different : for platinum and silver, vaporization from solid state ; for chromium, iron and aluminum, thermal dissociation of their corresponding oxides.