کدام عناصر قابلیت اندازه گیری با تکنیک جذب اتمی شعله را دارند؟

 امروزه، شناسایی و سنجش دقیق عناصر مختلف در صنایع گوناگون از اهمیت بالایی برخوردار است. تکنیک جذب اتمی شعله ای (FAAS) یکی از روش های معتبر و پرکاربرد برای آنالیز عنصری به شمار می رود. در این مقاله قصد داریم به طور جامع به این سوال پاسخ دهیم که کدام عناصر را می توان با تکنیک جذب اتمی شعله اندازه گیری کرد؟ همچنین به مزایا، معایب و کاربردهای متنوع این تکنیک خواهیم پرداخت.
مقدمه ای بر تکنیک جذب اتمی شعله ای (FAAS)
تکنیک جذب اتمی شعله ای بر اساس اصل جذب نور توسط اتم های برانگیخته شده بنا شده است. در این روش، نمونه مورد نظر ابتدا به صورت محلول درآمده و سپس به درون شعله با دمای بالا اسپری می شود. اتم های موجود در نمونه در اثر حرارت شعله برانگیخته شده و انرژی را به صورت نور با طول موج مشخص جذب می کنند. شدت نور جذب شده با غلظت عنصر مورد نظر در نمونه رابطه مستقیم دارد. با اندازه گیری شدت نور جذب شده در طول موج های خاص، می توان به مقدار عنصر موجود در نمونه پی برد.

مزایای استفاده از FAAS:

• کاربری آسان و سهولت در انجام آنالیز
• دقت و حساسیت بالا برای طیف وسیعی از عناصر
• سرعت مناسب برای آنالیز های روتین
• هزینه نسبتا مقرون به صرفه در مقایسه با برخی از روش های دیگر
• قابلیت اطمینان بالا و تکرارپذیری نتایج

شرکت Agilent یکی از پیشگامان در زمینه تولید تجهیزات پیشرفته برای آنالیزهای مختلف، از جمله FAAS است. اسپکترومترهای جذب اتمی شعله ای Agilent با برخورداری از تکنولوژی به روز و کاربری آسان، به طور گسترده ای در آزمایشگاه های تحقیقاتی و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.

 
کدام عناصر با FAAS قابل اندازه گیری هستند؟
یکی از قابلیت های برجسته تکنیک جذب اتمی شعله، امکان اندازه گیری طیف وسیعی از عناصر مختلف است. این تکنیک قادر است غلظت فلزات، نیمه فلزات و برخی از نافلزات را در نمونه های گوناگون با دقت مناسب تعیین نماید.
لیستی از عناصر قابل اندازه گیری با FAAS :

• فلزات قلیایی و قلیایی خاکی: لیتیم، سدیم، پتاسیم، روبیدیم، سزیم، منیزیم، کلسیم، استرانسیم، باریم
• عناصر گروه اصلی: آلومینیوم، سیلیسیم، فسفر، گوگرد
• فلزات واسطه: آهن، کروم، منگنز، نیکل، کبالت، مس، روی، قلع، سرب
• فلزات لانتانید: سریم، نئودیمیوم، گادولینیوم و سایر لانتانیدها
• نیمه فلزات: آرسنیک، سلنیوم، آنتیموان

محدوده غلظت قابل اندازه گیری برای هر عنصر با FAAS متفاوت است. به طور کلی، این تکنیک برای اندازه گیری غلضت های پایین تا متوسط عناصر (ppm - ppb) بسیار کارآمد است.

عوامل موثر بر قابلیت اندازه گیری عناصر با FAAS:
دو عامل کلیدی بر قابلیت اندازه گیری عناصر با FAAS تاثیرگذار هستند:

• دمای شعله: برای برانگیخته شدن اتم های عناصر مختلف، به حرارت متفاوتی نیاز است. FAAS با امکان تنظیم دمای شعله، این قابلیت را دارد که برای آنالیز عناصر گوناگون بهینه سازی شود. به عنوان مثال، برای اندازه گیری عناصر قلیایی که به راحتی برانگیخته می شوند، از شعله با دمای پایین تر استفاده می شود، در حالی که برای آنالیز عناصر refractory (دیرگداز) مانند تنگستن، نیاز به شعله با دمای بالاتر است.
• تداخلات شیمیایی: در برخی موارد، حضور عناصر دیگر در نمونه می تواند بر نتایج آنالیز عنصر مورد نظر تاثیر بگذارد. این پدیده به عنوان تداخل شیمیایی شناخته می شود. تکنیک های مختلفی برای کاهش تداخلات شیمیایی در FAAS وجود دارد، از جمله استفاده از استانداردهای داخلی و جداسازی شیمیایی.

 
مقایسه FAAS با سایر تکنیک های آنالیز عنصری
انتخاب تکنیک مناسب برای آنالیز عنصری به عوامل مختلفی مانند نوع عناصر مورد نظر، محدوده غلظت، دقت و سرعت مورد نیاز بستگی دارد. در این بخش، FAAS را با دو تکنیک رایج دیگر برای آنالیز عنصری مقایسه می کنیم:
۱. جذب اتمی کوره‌ (GFAAS):

• شباهت ها: هر دو تکنیک FAAS و GFAAS بر اساس اصل جذب اتمی کار می کنند.
• تفاوت ها: در FAAS، نمونه به صورت محلول مستقیما وارد شعله می شود. اما در GFAAS، ابتدا نمونه تبخیر و سپس به درون کوره‌ای با دمای بسیار بالا منتقل می شود. این امر باعث افزایش حساسیت GFAAS برای اندازه گیری عناصر با غلظت بسیار پایین (ppb - ppt) می شود.

مزایای GFAAS:

• حساسیت بسیار بالا برای عناصر با غلظت پایین

معایب GFAAS:

• پیچیدگی بیشتر نسبت به FAAS
• زمان آنالیز طولانی تر
• هزینه بالاتر

۲. پلاسمای جفت شده القایی (ICP-OES):

• شباهت ها: هر دو تکنیک FAAS و ICP-OES قادر به اندازه گیری طیف وسیعی از عناصر هستند.
• تفاوت ها: در FAAS، از شعله برای برانگیخته کردن اتم ها استفاده می شود، در حالی که در ICP-OES از پلاسمای با دمای بسیار بالا بهره گرفته می شود. این امر باعث می شود که ICP-OES حساسیت بالاتری نسبت به FAAS داشته باشد. همچنین ICP-OES قابلیت آنالیز همزمان چندین عنصر را دارا است.

مزایای ICP-OES:

• حساسیت بالا برای طیف وسیعی از عناصر
• قابلیت آنالیز همزمان چندین عنصر

معایب ICP-OES:

• هزینه بسیار بالا دستگاه
• پیچیدگی بالاتر در مقایسه با FAAS
• نیاز به تخصص و دانش بیشتر برای کار با دستگاه

همانطور که مشاهده کردید، هر کدام از تکنیک های FAAS، GFAAS و ICP-OES مزایا و معایب خاص خود را دارند. FAAS به دلیل کاربری آسان، دقت مناسب، سرعت قابل قبول و هزینه مقرون به صرفه، به عنوان یک انتخاب ایده آل برای آنالیز روتین طیف وسیعی از عناصر در نمونه های مختلف به شمار می رود.

 
کاربردهای FAAS در صنایع مختلف
تکنیک جذب اتمی شعله ای به دلیل کارایی و قابلیت های منحصر به فرد، در صنایع گوناگونی مورد استفاده قرار می گیرد. در ادامه به برخی از کاربردهای مهم FAAS اشاره می کنیم:

• کنترل کیفیت مواد اولیه و محصولات:

در صنایع مختلفی مانند صنایع غذایی، دارویی، کشاورزی و پتروشیمی، از FAAS برای اطمینان از کیفیت و ایمنی مواد اولیه و محصولات نهایی استفاده می شود. به عنوان مثال، می توان از FAAS برای اندازه گیری میزان عناصر ضروری مانند روی و آهن در غلات و یا کنترل میزان عناصر سمی مانند سرب و جیوه در مواد غذایی بهره گرفت.

• آنالیز آب، خاک و رسوب برای سنجش آلودگی های فلزی:

FAAS روشی کارآمد برای پایش و سنجش آلودگی های فلزی در منابع آبی، خاک و رسوبات است. با استفاده از این تکنیک می توان میزان فلزات سنگین مانند سرب، کادمیوم و آرسنیک را در محیط زیست اندازه گیری نمود.

• تجزیه و تحلیل مواد بیولوژیکی برای بررسی میزان عناصر کمیاب:

در حوزه پزشکی و علوم زیستی، از FAAS برای بررسی میزان عناصر کمیاب اما حیاتی در بدن انسان و یا سایر موجودات زنده استفاده می شود. به عنوان مثال، می توان از FAAS برای اندازه گیری میزان آهن در خون و یا بررسی میزان سلنیوم در بافت های مختلف بدن بهره گرفت.

مزایای استفاده از FAAS در این صنایع:

• سرعت و دقت بالا در آنالیز
• قابلیت اندازه گیری طیف وسیعی از عناصر
• هزینه مناسب در مقایسه با برخی از روش های دیگر
• کاربری آسان و سهولت در انجام آنالیز

همانطور که ملاحظه می کنید، FAAS به عنوان یک تکنیک همه کاره و قابل اعتماد، نقش مهمی را در کنترل کیفیت محصولات، سنجش آلودگی های محیط زیستی و تجزیه و تحلیل مواد بیولوژیکی ایفا می کند.

 
نتیجه گیری
انتخاب تکنیک مناسب برای آنالیز عنصری به نوع عناصر مورد نظر، محدوده غلظت، دقت و سرعت مورد نیاز بستگی دارد.
تکنیک جذب اتمی شعله ای (FAAS) به دلیل برخورداری از مزایای متعدد از جمله:

• کاربری آسان
• دقت و حساسیت بالا برای طیف وسیعی از عناصر
• سرعت مناسب برای آنالیزهای روتین
• هزینه مقرون به صرفه

به عنوان روشی پرکاربرد در صنایع مختلف شناخته می شود. FAAS قادر است غلظت فلزات، نیمه فلزات و برخی از نافلزات را در نمونه های مختلف از جمله مواد غذایی، دارویی، محیط زیست و ... با دقت مناسب تعیین نماید.

سوالات متداول (FAQ)
در این بخش به برخی از سوالات رایج در مورد FAAS پاسخ می دهیم:

• هزینه و زمان انجام آنالیز با FAAS چقدر است؟

هزینه آنالیز با FAAS وابسته به عوامل مختلفی مانند تعداد عناصر مورد نظر، پیچیدگی نمونه و حجم نمونه است. به طور کلی، FAAS روشی نسبتا مقرون به صرفه برای آنالیز عنصری محسوب می شود. زمان انجام آنالیز نیز بسته به تعداد عناصر و تعداد نمونه ها متغیر است. اما معمولا FAAS روشی سریع و کارآمد برای آنالیز های روتین به شمار می رود.

• مراحل آماده سازی نمونه برای FAAS به چه صورت است؟

آماده سازی نمونه برای FAAS شامل مراحل مختلفی مانند حل کردن یا تجزیه نمونه به فرم محلول، رقت گیری نمونه در صورت نیاز، اضافه کردن استانداردهای داخلی برای بهبود دقت و در برخی موارد ممکن است نیاز به جداسازی تداخلات شیمیایی باشد.

• محدودیت های FAAS در آنالیز برخی عناصر خاص چیست؟

FAAS برای برخی از عناصر با نقطه ذوب بالا یا انرژی یونیزاسیون خیلی زیاد، حساسیت کمتری دارد. در چنین مواردی ممکن است نیاز به استفاده از تکنیک های دیگری مانند جذب اتمی کوره‌ای (GFAAS) باشد.