Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
4 Не+ _ 44 Xe3+ Kr2+ 82 Kr+
18 Ar2+ — 44,/» — Xe3+ 83 Kr+ —
181/' — Ar3+ 442/. Xe3+ — 84 Kr+ —
19 At1** — 45 — Xe3+ 86 Kr+ —
19'/. — ¦Ax2* 45'/. Xe3+ — 105 — Rn2+
20 Ne+, Аг2+ — 61 — Xe2+ 1051/' — Rn2-b
21 №+* ' 61*'' — Xe2+ 111 ' — Rn2+
22 Ne+ — 62 Xe2+* — 122 — Xe+
36 Ar+ — 62'/' — Xe2+ 123 — Xe+
38 Ar+ 63 Xe2+* — 124 Xe+ —,
39 Kr2+ — 63'/« — Xe2+ 125 — Xe+
39'/. — Kr2+ 64 Xe2+ — 126 • Xe+ —
40 Ar+, Kr2+ — 64'/. Xe2+ Xe2'+ 127 — Xe+
40'/. — 65 Xe2+ — 128 Xe+ —
40!'3 — Xe3+ 651/. Xe2+ Xe2+ 129 Xe+ Xe+
41 Xe^ 66 Xe2+ — 130 Xe+ —
41*/. Kr2+ — 661/' Xe2+ 131 Xe+ Xe4-
4,'/, — Xe3+ 67 Xe2+ — 132 Xe+ —
42 Kr2+ — 67'/-. — Xe2+ 133 — Xe+
421/. — ,- Xe3+ 68 Xe2+ — 134 Xe+ —
42'/* — 70 — Rn3+ 135 — Xe+
42Vi Xe3+* — 701/' — Rn3+ 136 Xe+ —
43 Kr2+, Хе*+ Xe3+ 74 — Rn3+ 210 — Rn+
«*'• Xe3-* — 78 Kr+ — 211 — Rn-r-
438/' Xe3+ Xe3+ 80 Kr+ — 222 — Rn+
* Очень малый пик.
** В таблице приведены тальк» те радиоактивные ионы, период аелураспада которых не меньше 2 ч.
зог
На рис. 5.7, 5.8 показаны масс-спектрограммы неона, аргона, криптона и ксенона природного состава, полученные на одном масс-спектрометре. Около каждого пика указаны значения величины т/е.
Во многих случаях высоты пиков имеют разный порядок, поэтому для удобства изображения масс-спектрограммы даны в крупном масштабе, чтобы ясно показать и относительно небольшие пики, а наиболее высокие пики искусственно уменьшены в несколько раз, что, естественно, искажает спектрограмму. В этих случаях около уменьшенных пиков в скобках указана кратность уменьшения высоты; например, (X 10) указывает, что пик уменьшен в 10 раз и для получения действительной высоты пика необходимо изображение увеличить в 10 раз.
При качественном определении состава смеси обычно достаточно идентифицировать один или два наиболее интенсивных пика данного газа. Поскольку в большинстве случаев источни-
22
20
1
Яг*
*30
40 38 36
Ar*
го 19 18
Рис. 5.7. Массовые спектры природных неона (а) и аргона (б).
ком инертных газов является воздух или природные газы, соотношение изотопов в инертной атмосфере не будет существенно отличаться от их соотношения в природном инертном газе, например в неоне из воздуха. При анализе проб из источников с другим соотношением концентраций изотопов обычно всегда имеется информация о том, какие изменения отношений концентраций изотопов можно ожидать.
Количественный анализ. Концентрация газа по вполне ясному идентифицированному пику может быть определена сравнением высоты пика спектрограммы анализируемой смеси с пи-308
Рис. 5.8. Массовые спектры природных криптона (а) и ксенона (б).
ком такой же массы на спектрограмме, полученной от смеси известного состава при тех же условиях. Для калибровки может использоваться любая смесь газов, содержащая рассматриваемый компонент.
Общий порядок проведения анализа включает следующие операции:
1. Определяют качественный состав анализируемого газа на приборе для общего анализа (газовом хроматографе) или на том же масс-спектрометре или комбинацией этих методов.
2. Если выяснится, что смесь включает молекулы одинаковых или близких по величине масс (мультиплеты масс), например СО и N2, то пробу смеси подвергают предварительной химической обработке— дистилляции, фракционной адсорбции или абсорбции и т.д. для удаления одного или нескольких интерферирующих компонентов.
3. Подают пробу в камеру масс-спектрометра и получают спектрограмму анализируемой смеси. Затем подают в камеру пробы одного или нескольких чистых компонентов и определяют масштаб спектрограммы. Подсчитывают состав смеси по масс-спектрограмме пробы и «нормализуют» результаты расчета с учетом полученных масштабов. Поправочный коэффициент для «нормализации» должен быть небольшим, иначе возможны значительные погрешности.
^Предварительная обработка пробы может оказаться полезной и тогда, когда концентрация анализируемого компонента мала. При этом можно применить любой из известных и приемлемых в данном случае методов обогащения пробы по этому компоненту с последующим пересчетом результатов анализа.
Изотопы. Масс-спектрометр — по существу единственный прибор, позволяющий определять индивидуальные изотопы и изотопные отношения в смеси.
При определении содержания ожидаемых изотопов необходимо применить указанную выше процедуру анализа и снять либо полную спектрограмму анализируемого газа, либо пики ожидаемых масс. Предварительно следует удалить из смеси все газы, которые при ионизации дают ионы с массами, близкими к массе определяемого изотопа. Интерферирующие ионы других инертных газов можно отделить адсорбционным методом/ например, адсорбируя криптон из смеси с аргоном, аргон из смеси с неоном и т. д.
Спектрограмма смеси позволяет, в принципе, определить изотопные отношения для компонентов, присутствующих в пробе. Однако в обычных масс-спектрометрах для химического анализа отношение высот пиков двух изотопов не обязательно точно выражает отношение количеств этих изотопов в пробе. Если необходимо определить изотопное отношение точно, следует на том же масс-спектрометре проделать анализ пробы, содержащей те же изотопы, но в известном соотношении, на-
