- گروه شیمی - https://www.chemgroup.net -

اسپکتروفتومتری جذب اتمی (AAS)

spectroscopy [1]

اسپکتروفتومتری جذب اتمی (AAS)
اساس این روش بر مبنای جذب تشعشعات الکترومغناطیسی توسط اتم های یک عنصر است. جذب انرژی نورانی موقعی انجام می شود که نمونه به صورت محلول درآید و از طول موج نوری که مخصوص آن عنصر باشد استفاده گردد. در این روش محلول آماده شده از طریق لوله باریکی برروی شعله ای که معمولاً از مخلوط هوا و استیلن یا استیلن و N2O تغذیه می شود، در دمایی بالا(حدود 2000 درجه) پخش و بخار می گردد. در این حالت بیشتر عناصر در فاز بخار به حالت اتم های خنثی در می آیند و توسط یک لامپ هالو کاتد مربوط به عنصر مورد آزمایش تحت تابش قرار می گیرند. اتم های موجود در بخار به ازای فرکانس های معین، انرژی تابیده از لامپ را جذب می کنندو در نتیجه از روی میزان کاهش شدت شعاع تابش مقدار غلظت عنصر مورد نظر در بخار تعین می گردد. یکی از محدودیت های کاربرد دستگاه AAS این است که در هر بار و با هر لامپ کاتد یک عنصر قرائت می شود. از مزیت های این دستگاه این است که از یک محلول چند عنصر اندازه گیری می شود، سریع،حساس،دقیق و ارزان قیمت است و برای اندازه گیری حدود 40 عنصر می تواند مورد استفاده قرار گیرد. حد قرائت آن کمتر از پی پی ام و برای بعضی عناصر در حد پی پی بی است.

تجزیه به روش فعال سازی نوترونی (NAA)
تجزیه جذب نوترونی یک روش بسیار حساس برای تجزیه سنگ ُها و به ویژه عناصر فرعی است و قادر است که به طور هم زمان مقادیر زیادی از عناصر در نمونه را تعیین نماید. تجزیه نوترونی به دو روش زیر صورت می گیرد:

1. تجزیه به روش فعال سازی نوترونی دستگاهی (INNA)
در این روش معمولاً از100 میلی گرم پودر سنگ یا مینرال به همراه استاندارد استفاده می شود. پودر سنگ و استانداردها را در رآکتور نوترونی به مدت 30 ساعت قرار می دهند. اشعه نوترونی موجب می شود تا ایزوتوپ رادیواکتیو با طول عمر کوتاه مخصوص آن عناصر به صورت گاما منتشر می شود. از روی تشعشع اشعه های گاما ایزوتوپ های مخصوصی را می توان شناسایی نمود. شدت این تشعشعات متناسب با مقادیر ایزوتوپ های موجود در آنهاست. مقادیر عناصر موجود با استانداردهایی که به طور هم زمان تجزیه می شوند مقایسه می گردند. این روش به خصوص برای عناصر نادر خاکی و عناصر گروه پلاتین از حساسیت بالایی برخوردار است.

آشنایی با دستگاههای آنالیز دستگاهی
[2]

2. تجزیه به روش فعال سازی نوترونی رادیو شیمیایی (RNAA)
در این روش جدایش عناصر به روش شیمیایی می باشد. این روش موقعی به کار می رود که مقادیر کمتر از 2 پی پی ام است.

طیف سنجی تابشی (ICPES)
طیف سنجی تابشی روش جدیدی در تجزیه های ژئوشیمیایی است. این دستگاه قادر است تقریباً تمام عناصر موجود در جدول تناوبی را با دقت بالا، سرعت زیاد(حدود 2 دقیقه برای هر عنصر) و حد قرائت پایین اندازه گیری نماید. در این روش چند عنصر به طور هم زمان اندازه گیری می شوند. طیف سنجی تابشی یک روش شعله ای است که دمای شعله بین 6000تا 10000 کلوین(K) می باشد. در این روش نمونه ها به صورت محلول مورد استفاده قرار می گیرند. محلول ها را از بین مجرایی از اتم های آرگون به حالت پلاسما و با حرارت بالا عبور می دهند. در چنین حالتی اتم ها و یون های زیادی از عناصر به صورت خطوط طیفی فعال می گردند.

از روی شدت طیف ها و مقایسه آنها با خطوط محاسبه شده غلظت عناصر موجود در محلول ها به طور الکترونیکی تعیین می گردد. در این روش تهیه و آماده سازی نمونه ها بسیار وقت گیر و حساس است.

طیف سنجی جرمی
با این دستگاه نسبت ایزوتوپ های پایدار اندازه گیری می شود. برای مثال برای اندازه گیری نسبت ایزوتوپ О16δ/Ο18δ و C12δ/δ13C ابتدا مقدار کمی از پودر  نمونه ها را(حدود 15 میلی گرم) به مدت 24 ساعت تحت تأ ثیر اسید فسفریک (P3O4) و در دمای 25 درجه سانتی گراد قرار می دهیم و گاز CO2متصاعد شده را توسط دستگاه طیف سنج جرمی قرائت و با نمونه های استاندارد (VPDB) مقایسه می نماییم.

طیف سنجی جرمی رقیق شدگی ایزوتوپی  (IDMS)
طیف سنج جرمی رقیق شدگی ایزوتوپی یکی از دقیق ترین و حساس ترین تکنیک های تجزیه ای، به  ویژه برای اندازه گیری مقادیر بسیار کم عناصر فرعی می باشد. در این روش مقداری ایزوتوپ ردیاب یا اسپایک به نمونه اضافه می شود. این ایزوتوپ ردیاب حاوی مقادیری معینی از عناصر خاص است که ترکیب ایزوتوپی آن نیز معلوم است. اگر مقادیر مشخصی از ایزوتوپ ردیاب و مقادیر معینی از نمونه مخلوط شوند و نسبت ایزوتوپی مخلوط معین گردد، مقادیر دو نمونه را می توان محاسبه نمود. این روش به ویژه برای تعیین مقادیر بسار ناچیز عناصر کمیاب ( REE) کاربرد دارد. تنها محدودیت این روش زمان بری و هزینه بالای آن است. این روش در مقاله هندرسون و پنکر است (Henderson and Pankhurst, 1984) به تفضیل بیان شده است.

کاربرد طیف سنجی مادون قرمز در شناسایی پلیمرها
[3]

طیف سنجی جرمی تابشی (ICPEMS)
روش نسبتاً جدیدی است که مکمل طیف سنجی تابشی) ICPES) می باشد (Date and Jarvis,1989). این تکنیک به طور قابل ملاحظه ای برای تجزیه عناصر فرعی و ایزوتوپی، به دلیل حد قرائت پایین و دقت بسیار بالایی که دارد، مورد پذیرش قرار گرفته است. این روش برای تجزیه عناصر فرعی متعددی در یک محلول واحد و مقادیر بیسار کم کاربرد دارد (Jenner etal.,1990) .

میکروپروب الکترونی
اصول تجزیه با دستگاه میکروپروب خیلی شبیه به دستگاه فلورسانس پرتو X (XRF) است با این تفاوت که نمونه به جای پرتوهای اشعه X با پرتوهایی از الکترون ها فعال می شود. این دستگاه عمدتاً برای تجزیه عناصر اصلی مینرال ها  به کارمی رود. بنابراین از این روش برای تجزیه عناصر فرعی استفاده چندانی نمی شود، زیرا حد قرائت آن برای بعضی عناصر فرعی نظیر Sr در دولومیت ها و بعضی از آهک ها بالا است. با دستگاه میکروپروب می توان سطح فوق العاده کوچکی از نمونه را با پرتوهای الکترونی به قطر 1و2 میکرون تجزیه نمود. برای تجزیه عناصر تشکیل دهنده مینرال ها معمولاً از مقاطع نازک صیقلی و گاهی اوقات از پودر نمونه ها به صورت دیسک های مذاب استفاده می شود.

میکروپروب یونی
تکنولوژی میکروپروب یونی در اواخرسال 1960 توسعه یافته، اما در ده ساله اخیر کاربرد فراوانی پیدا نموده است. در حال حاضر در رشته ژئوکرونولوژی، ژئوشیمی ایزوتوپی و تجزیه عناصر فرعی استفاده نمی شود. در این روش سطح نمونه توسط پرتوهایی از یون اکسیژن بمباران شده و این موجب نشر یا تابش یون های ثانویه می گردد. فرآیند یونیزاسیون حفره کوچکی را در سطح نمونه ایجاد می نماید. برای تعیین ترکیب ایزوتوپی، طیف جرمی یون ثانویه توسط طیف سنج جرمی یون ثانویه(SIMS) تجزیه می شود. در این روش مشکلات و پیچیدگی های زیادی در ارتباط با طیف یون ثانویه وجود دارد. برای اطلاع بیشتر در مورد نحوه کار میکروپروب به مقالات جامع رید ((Reed,1989 و هینتون (Hinton,1990) مراجعه شود.

مطالعه سیالات درگیر
حدود چند دهه ای است که استفاده از تکنیک مطالعاتی سیالات درگیریا فلوئید اینکلوژن در علوم مرتبط با زمین شناسی به خوبی رواج یافته است. فلوئید اینکلوژن ها، واکوئل های پرشده از سیال هستند که در اغلب موارد در زمان تشکیل بلور به دام می افتند. ساده ترین حالتی که می توان برای به وجود آمدن آنها درنظر گرفت تشکیل آنها درون نقص های بلوری است که به علت رشد ناقص کریستال ها به وجود می آیند. به طور معمول فلوئید اینکلوژن ها در همه کانی ها وجود دارند، اما به علت یک سری شرایط خاص، مطالعه آنها معمولاً به کانی های شفاف و نیمه شفاف محدود می گردد. فلوئید اینکلوژن ها از نظر منشأ به سه گروه اولیه، ثانویه و ثانویه کاذب تقسیم می گردند. انواع اولیه معمولاً در امتداد زون های رشد و یا در محل نقص بلوری که در هنگام رشد بلور به وجود می آید تشکیل گردیده و انواع ثانویه در امتداد شکستگی های بسیار ریزی که بعد از رشد بلور به وجود می آیند، به دام می افتند. فلوئید اینکلوژن های ثانویه کاذب مشابه انواع ثانویه تشکیل گردیده با این تفاوت که ایجاد شکستگی و پر شدن آن هم زمان با رشد بلور صورت می گیرد. به طور کلی مطالعه فلوئید اینکلوژن ها در دو مبحث عمده پتروگرافی و میکروترمومتری خلاصه می گردد. در مبحث پتروگرافی، اندازه، شکل و مورفولوژی محتویات درون فلوئید اینکلوژن ، منشأ و نسبت فاز مایع به بخار مورد بررسی قرار می گیرد. در مبحث میکروترمومتری، سیالات درگیر تحت تأثیر مراحل گرمایش و سرمایش قرار گرفته (196ــ تا 600+) و با توجه به تغییر رفتار فازهای درون آنها، پارامترهای لازمه برداشت می گردد.

آشنایی با اجزا و قوانین دستگاه اسپکتروفتومتری
[4]

از مهم ترین این پارامترها اندازه گیری دمای همگن شدن درجه ذوب اولیه و درجه ذوب نهایی می باشد که با استفاده از تعبیر و تفسیر و پردازش این داده ها توسط نرم افزار های مربوطه، اطلاعات بسیار ارزشمندی درباره دما، ترکیب و میزان شوری سیال اولیه به دست می آید. در یک سیکل حرارتی، ابتدا فلوئید اینکلوژن را سرد کرده به طوری که کامل یخ ببندد و سپس دما رفته رفته افزایش می دهیم. دمایی که اولین بلور یخ ذوب گردد تحت عنوان نقطه یوتکتیک ( (e t گفته می شود که با توجه به آن می توان به طور کیفی ترکیب نمک های درون سیال را از روی جداول استاندارد تعیین نمود. سپس دما را افزایش داده تاجایی که تمام یخ ذوب گردد. دمایی که بلور یخ به طور کامل ذوب شدتحت عنوان درجه ذوب نهایی Tmice اندازه گیری شده و با توجه به دیاگرام فازی هر سیال، درصد شوری آن بر حسب درصد وزنی NaCl محاسبه می گردد. سپس دما را افزایش داده تا زمانی که پدیده همگن شدن مشاهده گردد. منظور از دمای همگن شدن (th) ، دمایی است که در آن، فازهای فلوئید اینکلوژن ( فاز مایع و بخار) همگن شده و به یک فاز تبدیل می شوند. این دما در واقع مبین دمای سیال در زمان به دام افتادن است( اقتباس از میر شاهانی،1382)

کاتد لومینسانس (CL)
لو مینسانس در سنگ به حضور عناصر فعال کننده (activators) و عناصر بازدارنده (quenchers) بستگی دارد. عناصر فعال کننده باعث تهیج الکترون و بازتاب نور بعد از بمباران الکتریکی می شوند، در حالی که عناصر بازدارنده مانع از تابش نور می گردند (Walker,1985) برخی از محققین معتقدند که کاتد لومینسانس در کربنات ها عمدتاً بستگی به تغییرات شیمی عناصر فرعی به ویژه Mn2+(مهم ترین فعال کننده) و Fe2+  (مهم ترین بازدارنده) دارد (Meyers, 1989; Machel and Burton,1991). لومینسانس مرئی نیاز به مقادیر بالای Mn2+ (حداقل 20ــ10 پی پی ام) و مقادیر کم Fe2+ (کمتر از 200 پی پی ام) در کلسیت دارد (Hemming etal.,1989; Mason and Mariano,1990) . البته در مقالات مختلف نظریات متفاوت در مورد میزان عناصر فعال کننده و بازدارنده ارائه شده است. عناصر فرعی دیگری مانندPb2+ ,Cu2+ ,zn2+,Mg2+, (?), Ag2+, Bi2+  و برخی عناصرنادرخاکی (به ویژه Eu2+, Eu3+, Sm3+, Tb3+, Dy3+) از فعال کنندها و عناصری نظیر Ni2+ و Co2+ به عنوان بازدارنده های بالقوه معرفی شده اند(Machel,1985; Machel and Burton,1991) اخیراً پیشنهاد شده است که عوامل وثر در کاتدلومنیسانس ( به غیرازMn2+و+Fe2

انواع روشهای جداسازی دستگاهی
[5]

به دلیل حضور تعداد زیادی عناصر فعال کننده و بازدارنده در محیط های رسوبی بسیارپیچیده می باشد(Savard etal.,1995) بنابراین مدل ساده fe-Mn نمی تواند حداقل برای مقادیر پایین Fe وMn کاربرد داشته باشد. اگر چه بسیاری معتقدند که شرایط PhــEh بر روی شدت کاتدلومینسانس در کربنات ها موثر است اما سوارد و همکاران (1995) معتقدند که این نظریه باید مورد ارزیابی مجدد قرار گیرد.

تشخیص سیمان های دریایی، متائوریکی و تدفینی ، انطباق چینه ای با استفاده از زون بندی سیمان های کربناته (cement stratigraphy)

تعیین مراحل زمانی سیمانی شدن، تمایز کانی هایی که رشد درهم پیچیده دارند، تشخیص ریز گسل ها (microfaults)، مطالعه کانی های غیر کربناته در مقاطع صیقلی و غیره.

کاربردهای ژئوشیمی رسوبی
مطالعات مختلف نشان داده است که از ژئوشیمی رسوبی می توان در تعبیر و تفسیر مسائل مختلف زمین شناسی استفاده نمود.