Flammen-Atomemissionsspektrometrie

Synonyme

• Flammen-AES
• FES
• Flammenphotometrie

Definition

• Verfahren der AES, bei dem die Atomisierung mit Hilfe eines Gasbrenners vorgenommen wird. Die Probe wird dem Brenngemisch beigemengt. 

Flammentemperatur

• Die Temperatur der Flamme bei der Flammenphotometrie lässt durch Einsatz verschiedener Brenngemische innerhalb weiter Grenzen steuern. 
• Zur Vermeidung von Rußbildung, wird der Brennstoff dabei vor der Verbrennung mit der stöchiometrischen Menge Sauerstoff (oder Luft) versetzt:
  
  

  Brennstoffgemisch	ca.  Temperatur [°C]
  Leuchtgas / Luft	1900
  Acetylen / Luft	2300
  Wasserstoff / Luft	2700
  Acetylen / Sauerstoff	3100
  Dicyan / Sauerstoff	4500

Flammengeometrie

• Flammen sind keine homogenen Gebilde, sondern bestehen vielmehr aus verschiedenen Zonen unterschiedlicher Temperatur und chemischer Reaktivität. 
• Die Größe und genaue Lage der einzelnen Zonen wird maßgeblich durch die Strömungsgeschwindigkeit des Brenngases bestimmt. Außerdem beeinflusst die Strömungsgeschwindigkeit die zugeführte Substanzmenge und die Flammentemperatur.
• Da bei der Flammen-AES die Probe mit dem Brenngasstrom von unten in den Brenngasstrom eingebracht wird, durchläuft die Probe innerhalb der Flamme verschiedene Zonen. 
• Für jede Emissionslinie eines Elements gibt es eine optimale Temperatur, die an einer bestimmten Stelle der Flamme herrscht. Daher sollte die Messzone an einer geeigneten Stelle der Flamme gewählt werden. 

Aufbau

• Zerstäuber
• Brenner
• Monochromator
• Detektor

Störungen

• Ionisierung
  • Durch Ionisierung ändert sich das Emissionsspektrum der angeregten Atome, da diese nun eine andere Elektronenzahl aufweisen.
  • Die Ionisierung kann durch Zugabe von Alkalielementen unterdrückt werden. Diese sind besonders leicht ionisierbar und ihre freigesetzten Elektronen verhindern, dass die Probe ionisiert wird.
• Bildung schwer löslicher und trennbarer Verbindung, die nicht atomar vorliegen
  • Verbindungen wie z.B. CaPO₃, lassen sich nur schwer atomisieren. 
  • In diesen Fällen muss zuerst chemisch entstört werden. Im Falle des Calciumphosphats erreicht man dies durch Zugabe von Lanthan, das Calcium aus seiner Verbindung verdrängt. Das nun frei vorliegende Calcium lässt sich bestimmen.
• Transport-Interferenzen
  • Während der Messung gelangen unterschiedliche Mengen des Stoffs und des Lösungsmittels in die Flamme, was zu Änderungen, z.B. der Flammentemperatur führt.
  • Die Beseitigung dieser Störungen erfolgt durch das Standardadditionsverfahren, oder bei bekannter Probenzusammensetzung durch Matrixanpassung.
• Spektrale Störungen
  • Das Vorhandensein anderer Elemente in der Probe, die auf der gleichen Wellenlänge emittieren, wie das zu bestimmende, verfälscht das Ergebnis für dieses.
  • Diese Störung lässt meist dadurch umgehen, dass man auf einer anderen (meist aber schwächeren) Wellenlänge misst.

• Siehe auch:
  • Mittels der Spektralanalyse bestimmbare Elemente