Logo der Universität Wien

Atomabsorptionsspektroskopie

Betreuung: Fabian Kanz  ( Fabian.Kanz@univie.ac.at  4277-61341)

Zeitplan: 13:00 – 18:00 Uhr

Lehrziele: Der Umgang mit einem Atomabsorptionsspekrometer mit Anregung im Graphitrohr (GFAAS) soll durch das Lösen folgender Aufgaben erlernt werde:

1.a.) Feststellung des linearen Bereiches der Kalibrationskurve (inkl. Methoden Kenngrößen)

1.b) Bestimmung von Pb in einer realen Trinkwasserprobe

--oder--

2.a.) Optimierung des Temperaturprogramms

2.b.) Bestimmung von Pb in einer realen Trinkwasserprobe

--oder--

3.a.) Feststellung des linearen Bereiches der Kalibrationskurve (inkl. Methoden Kenngrößen)

3.b.) Bestimmung von Pb in einer realen Trinkwasserprobe mittels Standardaddition

 

Theorie: Die GFAAS ist eine äußerst empfindliche Methode zur quantitativen Bestimmung einzelner Elemente. Die Proben werden in einem Graphitofen eingebracht, getrocknet und atomisiert. Durch die so entstandene Atomwolke wird die emittierte, monochromatische Strahlung einer Hohlkathoden- oder EDL-lampe geleitet und die auftretende Absorption gemessen. Durch den Vergleich mit Referenzproben bekannter Konzentration, kann indirekt auf die Mengen der untersuchten Elemente rückgeschlossen werden.  Das Lambert Beer’sche Gesetz stellt einen linearen Zusammenhang zwischen der Extinktion (A) und der Teilchendichte (n) her:

A= - ln (I/Io) = k*d*n

I ist die austretende Strahlungsleistung in [W], Io die eintretende Strahlungsleistung in [W], k der Absorptionskoeffizient in [cm2], d die Länge der absorbierenden Schicht in [cm] und n die Teilchendichte der freien Atome in [cm-3].

Werden die konstanten Terme zur Sensitivität (S) zusammengefasst, entsteht ein linearer Zusammenhang zwischen Absorbanz (A) und Konzentration (c):

A = S * c

 

Die entsprechenden Kapitel in folgenden Lehrbüchern dienen zur Vorbereitung für dieses Beispiel:

  • M. Otto Analytische Chemie; 2. vollst überarb Auflage, Wiley-VCH, 2006
  • Bernhard Welz, Michael Sperling; ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY;

Wiley-VCH 1998 3. vollst. Rev. Auflage

Einzureichen: Gegebenenfalls eine mitgebrachte Trinkwasserprobe (Probennahme siehe FAQ´s).

Abzugeben: Pb-Konzentrationen (µg/L) der untersuchten Trinkwasserproben und die gewählten Kenngrößen.

 

Ablauf:

Herstellen der Standard für die Kalibration

Es werden mind. 8 Standardlösungen (H2O bidest.) im Bereich zwischen 0 und 1000 ppb (mind. 5 unter 100 ppb) hergestellt

Inbetriebnahme der AAS

  • Hauptventil Argonflasche öffnen (Druck kontrollieren)
  • Hauptschalter AAS ein
  • PC einschalten.
  • WinLab starten

Geräteinstellungen

  • Lampen Justierung
  • Methode definieren:

Eingabe der relevanten Parameter in den diversen Registrierkarten: Wellenlänge, Spaltbreite, Probenvolumen, Replicates, Standardkonzentrationen, Einheiten, Typ der Kalibrationsfunktion, ….

  • Sample Info File: Welche Proben an welches Autosamplerposition und drgl.

Messung

  • Kalibrierung
  • Messung der Proben
  • Messung des Leerwertes (11 Wiederholungen)
  • Analysebericht

Optimierung des Temperaturprogrammes:

Mit einem 50 ppb Standard wird zunächst die Vorbehandlungstemperatur und anschließend die Atomisierungstemperatur optimiert.Man erhält so eine Kurve für die Vorbehandlungs-temp. und eine für die Atomisierungstemp. (A.s gegen T/°C).

Methoden Kenngrößen nach DIN 32645

11 Replicates vom Leerwert (H2O bidest.) dienen als Grundlage für die Berechnung folgender Kenngrößen nach der Leerwertmethode.

  • Nachweisgrenze: XNG = 3 x sL / b

- ist eine Entscheidungsgrenze für das Vorhandensein eines Stoffes in der Probe.

  • Erfassungsgrenze: XEG = 6 x sL / b

- Die Erfassungsgrenze ist der kleinste Gehalt eines Analyten, bei dem mit festgelegter Wahrscheinlichkeit ein Nachweis möglich ist.

  • BestimmungsgrenzeXBG = 9 x sL / b

- ist der kleinste Gehalt eines Analyten, der noch bestimmt werden kann.

  • Arbeitsbereich

sL … Wiederholstandardabweichung des Leerwertes (11 Wiederholungen)

b … Steigung der Kalibrierfunktion

 

Außerbetriebnahme des Gerätes

  • Hauptschalter AAS aus
  • Hauptventil Argonflasche schließen
  • WinLab schließen
  • PC herunterfahern.

Protokoll (je nach Aufgabenstellung):

  • Absorption / Zeitdiagram eines Bleistandards
  • Kalibrationskurve
  • Linearer Bereich
  • Nachweisgrenze, Erfassungsgrenze, Bestimmungsgrenze
  • Kurve der Standardaddition und Auswertung
  • Kurven der Temperaturoptimierungen
  • Konzentration(en) der Probe(n)

 

FAQ´s:

Zur Verdünnung der Standards ist ausschließlich doppelt destilliertes Wasser zu verwenden. Wiederbefüllung der Vorratsflasche (H20 bidest.) zeitgerecht bei den Laboranten!

Arbeitsbereich, Nachweis-, Erfassungs- und Bestimmungs-grenzen:

Probennahme (von Zuhause):

Als Probenbehälter können farblose Mineralwasserkunststoffflaschen fungieren, vor der eigentlichen Probennahme einige male ausspülen.

  • Entnahme von 1 L H2O unmittelbar nach Öffnung des Wasserhahns.
  • Entnahme von 1 L H2O nach 15 min Rinnen des Wasserhahns.

Bei Analyse am selben Tag kann die Probenvorbehandlung entfallen. Wird die Probe länger gelagert muss sie angesäuert (HCl s.p.) werden um Adsorptionsverluste zu vermeiden.

Zur Information - Die derzeitigen Grenzwerte für Wiener Wasser:

Derzeit gilt gemäß der Trinkwasser-VO 2001 ein Grenzwert von 50 Mikrogramm/Liter Blei im Trinkwasser. Sie sieht allerdings eine Grenzwertreduktion auf 25 Mikrogramm/Liter mit 25.12.2003 und auf 10 Mikrogramm/Liter mit 25.12.2013 vor.

Geräte / Inventar:

GFAAS 4100Z Atomabsorptionsspektrometer von PerkinElmer

1x 500 mL Vorratsflasche mit 10 ppm Pb-Standardlösung

1 x 500 mL Spritzflasche H2O bidest.

1 x 500 mL Spritzflasche 7N HNO3 (s.p.)

1 x 2500 mL Vorratsflasche H2O bidest.

2x 250 mL Messkolben

4 x 100 mL Messkolben

6 x 25 mL Messkolben

6 x 10 mL Messkolben

2 x 200 mL Bechergläser

1 x 100 … 1000 µL Gilson Pipette (gemeinsam mit AAS)

1 x 1000 … 5000 µL Gilson Pipette (gemeinsam mit AAS)

je 1 x Vollpipetten: 3 mL, 5 mL, 10 mL und 25 mL

1 x Peleusball

Chemosensorik und Optische Molekülspektroskopie
Institut für Analytische Chemie
Universität Wien

Währingerstraße 38
1090 Wien
T: +43-1-4277-523 17
F: +43-1-4277-9 523
E-Mail
Universität Wien | Universitätsring 1 | 1010 Wien | T +43-1-4277-0