Спектральный анализ чистых веществ. Изд-во «Химия», Л., 1971,.стр. 416, табл. 46, стр. 104.
Книга посвящена эмиссионному спектральному анализу чистых неорганических веществ. В ней рассмотрены вопросы чувствительности собственно спектрального анализа, роль его основных звеньев; изложены методы предварительного концентрирования примесей с целью повышения чувствительности. Значительное внимание уделено вопросам организации работы по анализу чистых веществ — планировке и оборудованию лабораторных помещений, чистоте воздушной среды, электродов и реактивов, проблеме измельчения анализируемых веществ, а также эталонам. Даны краткие сведения о наиболее чувствительных методах анализа 'важнейших чистых материалов.
Книга рассчитана на работников спектральных лабораторий, научных сотрудников, инженерно-технических работников, занимающихся получением, исследованием и анализом чистых веществ. Она может быть полезной студентам вузов.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Время, прошедшее после издания широко известной отечественной монографии А. Н. Зайделя, Н. И. Калитеевского, Л. В. Липиса, м П Чайки «Эмиссионный спектральный анализ атомных материалов»' (1960 г.) и зарубежного сборника «Физические методы анализа следов элементов» (1965 г.), характеризуется дальнейшим интенсивным развитием эмиссионного спектрального анализа, в частности, методов анализа веществ высокой чистоты.
В настоящей книге сделана попытка систематизировать данные, полученные, главным образом, в последние годы, о собственно эмиссионном спектральном анализе, способах предварительного концентрирования примесей для целей их спектрального определения, практических вопросах и методах спектрального анализа чистых веществ. Основное внимание уделено связи величины пределов обнаружения элементов с параметрами метода.
Ограниченность объема не позволила достаточно полно осветить все важные проблемы. Однако некоторые вопросы, имеющие на наш взгляд принципиальное значение, рассмотрены более подробно. Книга рассчитана на подготовленного читателя, знакомого с основами спектрального анализа, поэтому без необходимости не приводятся общеизвестные сведения, содержащиеся в соответствующих учебниках и монографиях.
Введение и главы 1, 2 написаны X. И. Зильберштейном, глава 3 — 3. Г. Фраткиным, глава 4 — X. И. Зильберштейном при участии 3. Г. Фраткина, глава 5 — О. Н. Никитиной, 3. Г. Фраткиным, X. И. Зильберштейном, главы 6—13 — М. П. Семовым, глава 14 — Д. М. Шварцем, глава 15 — О. Н. Никитиной, 3. Г. Фраткиным, М. П. Семовым; общая редакция книги выполнена X. И. Зильберштейном. В подготовке материала по газовому пламени принимал участие Е. Д. Прудников, которому выражаем свою благодарность. Благодарим также многих других наших коллег за предоставление материалов и обсуждение ряда вопросов, затронутых в книге.
Мы глубоко признательны Е. Л. Гринзайду за взыскательный просмотр рукописи, плодотворное обсуждение и многочисленные ценные замечания, а также Л. В. Липису за важные советы и замечания в отношении структуры и плана книги.
Благодарим А. А. Бойцова, С. С. Легезу, В. М. Заикина и И. С. Иванову за техническую помощь при оформлении рукописи ч рисунков.
С особой признательностью нам хочется отметить большую работу по подготовке книги к печати, выполненную редакторами издательства 3. И. Грива и Л. Ф. Травиной.
Авторы
1* з
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.........................8
Введение .......................... 4
Раздел!
Эмиссионный спектральный анализ и его возможности при определении следов элементов Глава 1. Общие положения...................7
1.1. Принципы эмиссионного спектрального анализа.........7
1.2. Предел обнаружения элемента. Оценка содержания элемента по результатам анализа....................12
1.2.1. Критерий обнаружения аналитического сигнала (стр. 14). 1.2.2. Зависимость случайной ошибки от величины сигнала. Установление предела обнаружения (стр. 20). 1.2.3. Оценка величины аналитического сигнала и содержания элемента на основании результатов измерений. Точность анализа (стр. 31) 1.3. Общие соображения о связи величины предела обнаружения с основными параметрами метода.................38
Глава 2. Зависимость величины предела обнаружения спектральной линии от
параметров приемника излучения и способов регистрации спектров 42
2.1. Фотографическая регистрация ...............44
2.1.1. Эквивалентный квантовый выход фотоматериалов (стр. 44). 2.1.2. Отношение сигнал/шум в аналитических задачах различного типа. Характеристика и выбор фотоматериалов и условий регистрации (стр. 47). 2.1.3. Способы обеспечения оптимальных экспозиций (стр. 53). 2.1.4. Снижение предела обнаружения слабой спектральной линии путем накопления и усреднения результатов измерений (стр. 54). 2.1.5. Обработка и измерения спектрограмм (стр. 57).
2.2. Фотоэлектрическая регистрация...............61
2.2.1. Фотоэлектрические приемники. Обычные способы регистрации (стр. 61). 2.2.2. Методы фотоэлектрической регистрации с периодическим сканированием спектра (стр. 63). 2.2.3. Сравнение фотоэлектрической и фотографической регистрации в случае анализа однородных объектов (стр. 67). 2.2.4. Сцинтилля-
ционный фотоэлектрический метод регистрации......68
411
Глава 3. Связь величины предела обнаружения элемента с параметрами
спектрального прибора..................70
3.1. Фотографическая регистрация ...............7Q
3.1.1. Общие положения (стр. 71). 3.1.2. Экспериментальные исследования (стр. 75). 3.1.3. Применение различных типов спектрографов .......................79
3.2. Фотоэлектрическая регистрация...............83
Глава 4. Дуговые источники света для определения следов элементов ... 85
4.1. Связь интенсивности спектральной линии с концентрацией элемента
в облаке разряда и с основными параметрами плазмы......86
4.1.1. Основные закономерности (стр. 86). 4.1.2. Зависимость температуры и электронной концентрации от состава плазмы. Радиальная неоднородность столба дугового разряда (стр. 94). 4.1.3. Эффективные параметры плазмы, их измерение и учет возможных изменений. Оптимальные условия возбуждения спектральных линий (стр. 100)
4.2. Связь интенсивности спектральной линии элемента с его содержанием в анализируемой пробе. Использование .топографии излучения линий в аналитических целях. Применение внешнего магнитного поля для усиления интенсивности аналитических линий...........ПО
4.2.1. Стационарное состояние (стр. ПО). 4.2.2. Перенос и среднее время пребывания частиц элементов в плазме (стр. 114).
4.2.3. Особенности распределения излучения спектральных линий вдоль разрядного промежутка (стр. 120). 4.2.4. Влияние внешнего магнитного поля на интенсивность спектральных линий в угольной дуге постоянного тока (стр. 126)
4.3. Фон в спектре дугового разряда. Влияние параметров дуги на интенсивность линий.....................130
4.3.1. Природа фона, условия минимальной его интенсивности (стр. 130). 4.3.2. Влияние силы тока, размера и формы электродов, величины межэлектродного промежутка на интенсивность спектральных линий элементов (стр. 133)
4.4. Способы введения пробы и возбуждения спектров в угольной дуге. Дуга между металлическими электродами...........13S
4.4.1. Ускоренное поступление пробы из угольных электродов. Методы фракционного испарения примесей. Применение химических реакций в электроде. Глобульная дуга. Носители (стр. 138). 4.4.2. Способы непрерывного введения пробы в дуговой разряд. Возбуждение спектров в импульсных и некоторых других видах дугового разряда (стр. 150). 4.4.3 Дуговой разряд между металлическими электродами (стр. 154)
4.5. Внешняя стабилизация дугового разряда. Дуговой плазматрон. Применение контролируемой атмосферы для улучшения пределов обнаружения элементов.....................156
4.5.1. Способы внешней стабилизации дуги. Дуга, стабилизованная потоком газа. Каскадная дуга (стр. 156). 4.5.2. Дуговой плаз-матрон (стр. 162). 4.5.3. Контролируемая атмосфера (стр. 169).
Глава 5. Разряд в полом катоде, искра и другие источники света для определения следов элементов. Сравнительные характеристики различных источников .................... . . 174
5.1. Разряд в полом катоде..................174
6.1.1. Особенности возбуждения спектра в разрядной трубке с полым катодом (стр. 175). 5.1.2. Разряд в холодном полом катоде (стр. 177). 5.1.3. Разряд в горячем полом катоде (стр. 181).
5.1.4. Аналитическое применение горячего полого катода (стр. 187).
412
5.2. Искра........................204
5.3. Газовое пламя .....................?08
5.4. Высокочастотные безэлектродные (и одноэлектродные) источники при атмосферном давлении..................214
5.5. Сравнительные характеристики различных источников света . . . .219
Раздел II
Предварительное концентрирование примесей для целей спектрального анализа чистых веществ
Глава 6. Методы концентрирования и их характеристики ........ 226
•6.1. Особенности методов концентрирования............226
6.2. Классификация и характеристики методов разделения веществ . . . 228
6.3. Характеристики методов спектрального анализа с предварительным концентрированием примесей. Контроль процессов концентрирования 231
6.3.1. Относительные пределы обнаружения элементов. Коэффициент обогащения. Контроль выхода примесей (стр. 231). 6.3.2. Холостой опыт (стр. 234). 6.3.3. Точность метода (стр. 236). 6.3.4. Некоторые дополнительные замечания (стр. 238).
Глава 7. Концентрирование примесей в системе твердое вещество — газ . . 240
7.1. Некоторые закономерности испарения (сублимации) веществ . . . 240
7.2. Отгонка примесей ....................243
7.2.1. Общие положения (стр. 243). 7.2.2. Метод испарения (стр.245) 7.2.3. Отгонка примесей в потоке газа (стр. 248)
7.3. Испарение основы....................251
7.3.1. Сублимация основы (стр. 251). 7.3.2. Удаление основы с помощью химической реакции (стр. 252). 7.3.3. Подготовка концентрата к спектральному анализу...........255
Глава 8. Концентрирование примесей в системе твердое вещество — жидкость 257
8.1. Кристаллизация веществ из расплавов как метод получения аналитических концентратов ................... 257
8.2. Нормальная направленная кристаллизация.......... 260
8.3. Зонная перекристаллизация.................262
Глава 9. Концентрирование примесей в системе жидкость — газ.....264
Глава 10. Концентрирование примесей в системе ЖИДКОСТБ — жидкость . . .271
10.1. Некоторые закономерности экстракционного разделения.....271
10.2. Экстракционное концентрирование примесей..........274
10.3. Экстракционное отделение основы .............231
10.4. Подготовка экстракционного концентрата к спектральному анализу 289
Глава 11. Концентрирование примесей в системе жидкость (раствор) — твердое вещество.....................291
11.1. Адсорбционные методы концентрирования примесей. Флотация . .291
11.1.1. Сорбенты (стр. 292). 11.1.2. Флотационные методы об.ога- • щения...................... 295
11.2. Ионный обмен.....................296
11.2.1. Статический метод (стр. 298). 11.2.2- Колоночные методы (стр. 300). 11.2.3. Подготовка концентрата к спектральному анализу (стр. 303)
11.3. Соосаждение примесей с коллекторами............304
11.4. Осаждение основы из раствора...........' . . . 308
11.5. Пирометаллургическое шлакование .............310
413
Глава 12. Электрохимические и хроматографические методы разделения ве
"*еств........................312
12.1. Электрохимические методы разделения.......... gI2
12.1.1. Цементация (стр. 312). 12.1.2. Электроосаждение основы 313 12.1.3. Электроосаждение примесей (стр. 314). 12.1.4. Другие электрохимические методы (стр. 315).
12.2. Хроматографические методы разделения •••••••.... 315
12.2.1. Ионообменная хроматография (стр. 316). 12.2.2. Распределительная хроматография (стр. 317). 12.2.3. Бумажная и газовая хроматографии (стр. 318)
Раздел III
Практические вопросы спектрального анализа чистых веществ
Глава 13. Оборудование лаборатории и организация работы по анализу чистых веществ. Анализ тонкого слоя пробы........320
13.1. Чистота воздушной среды. Планировка, отделка, оборудование лаборатории. Режим работы.................320
13.2. Очистка реактивов. Материалы химической посуды и аппаратуры. Растворение чистых веществ. Работа с разбавленными растворами . . 329
13.3. Отбор пробы. Измельчение................339
13.4. Изготовление, очистка и форма электродов..........346
13.5. Особенности анализа тонкого слоя вещества на поверхности электрода в различных источниках ...............351
Глава 14. Эталоны для спектрального анализа чистых веществ.....359
14.1. Основные способы эталонирования.............359
14.2. Основные стадии приготовления синтетических окисных эталонов для анализа никеля и кобальта............... . 363
14.2.1. Приготовление исходных эталонных растворов (стр. 363).
14.2.2. Получение окисных эталонных порошков (стр. 364)
14.3. Гранулометрический состав и однородность порошковых эталонов 365
14.4. Уточнение химического состава синтетических эталонов.....367
14.4.1. Критерии исключения погрешностей, обусловленных эталонами (стр. 367). 14.4.2. Основные источники систематических погрешностей, возникающих при изготовлении синтетических эталонов и способы их исключения или учета (стр. 368)
Глава 15. Некоторые практические методы анализа чистых материалов . .371
15.1. Прямые спектральные методы анализа............371
15.1.1. Методы анализа чистых металлов с простыми спектрами, их окислов и важнейших соединений (щелочных металлов, Си, Ag, Аи, Be, щелочноземельных металлов, Zn, Cd, Al, Ga, Sn, Pb, As, Sb) (стр. 372). 15.1.2. Методы анализа чистых металлов со сложными спектрами и их окислов (Ti, Zr, Hf, V, Nb, Та, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Co, Ni, Pt, Sc, Y, лантанидов, актинидов) (стр. 372).
15.1.3. Методы анализа чистых неметаллов (В, С, S, Se, Те, Р, I) (стр. 374). 15.1.4. Методы анализа Ge, Si, их важнейших соединений и сложных полупроводниковых соединений типа АШВУ и A"BVI (стр. 374).
15.3. Методы спектрального анализа с предварительным концентрированием примесей . г...................375
15.2.1. Методы анализа металлов с простыми спектрами (щелочных металлов, Си, Ag, Аи, Be, щелочноземельных металлов, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, TI, Sn, Pb, As, Sb, Bi) (стр. 375). 15.2.2. Me-
414
. Тд^анГиГГд^^некот^ьГх кн^от и органических раствори-
телей (стр. 380) Литература ................
Цена: 300руб.
