Тема: ИЗУЧЕНИЕ ТЕРМОДИНАМИКИ И КИНЕТИКИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ В ЭЛЕКТРОДЕ И ПЛАЗМЕ ДУГОВОГО РАЗРЯДА ПРИ АНАЛИЗЕ МЕТОДОМ АТОМНО- ЭМИССИОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

Процессы, происходящие в электроде и плазме дугового разряда при анализе методом дуговой атомно-эмиссионной спектроскопии, относятся к высокотемпературным физико-химическим процессам, исследование которых затруднено. В связи с этим в изучении этих процессов огромную роль играет моделирование на базе имеющихся данных о физико-химических и термодинамических параметрах веществ, а также их зависимости от температуры. Также известно, что метрологические показатели анализа методом ДАЭС с МАЭС напрямую зависят не только от режима съёмки и параметров плазмы, но и от кинетики процессов «испарения-возбуждения» атома.
Исходя из выше сказанного выделяется актуальность данный работы. И заключается она в поиске и обосновании оптимальных условий анализа методом ДАЭС с МАЭС с точки зрения кинетики и термодинамики физико-химических превращений веществ в электроде и плазме дугового разряда.
Термодинамическое моделирование (ТДМ) является математическим
моделированием, или корректнее разновидностью математического моделирования. Процесс самого ТДМ основан на термодинамическом анализе равновесного состояния систем в целом, т.е. полный термодинамический анализ. Использование ТДМ позволяет предсказывать состав и свойства сложных гетерогенных систем, а также количественно его моделировать в широком диапазоне температур и давлений с учетом химических и фазовых превращений [1].
Это позволит нам изучить термохимический процесс в кратере графитового электрода наиболее эффективно и подобрать наиболее подходящие условия для проведения высокотемпературных процессов.
Тем самым мы поставили перед собой цель определить и рассчитать фазовый и компонентный состав реального образца в электроде в процессе анализа. Для достижения цели необходимо определить наиболее вероятные компоненты состава пробы, провести моделирование, провести расчет фазовых равновесий в электроде индивидуально для каждого элемента, определить реакции, протекающие в электроде, спрогнозировать кинетику процессов «испарения - возбуждения».
Также основной нашей задачей является изучить кинетику термохимических реакций в кратере графитового электрода. Проследить образование молекул, обладающих повышенным сродством к таким неметаллам как углерод, азот и кислород, поскольку в процессе анализа температура в кратере графитового электрода непостоянна и претерпевает постепенный рост до достижения определенного максимума, характерного для электрода. Соответственно в процессе разогрева происходит изменение состава пробы, что в свою очередь отображается на кинетических кривых за счет неравномерного поступления элемента в зону разряда, этому соответствует наличие на кривой нескольких максимумов.

Купить

В ходе выполненной работы, проведенного анализа и интерпретации всех полученных данных были сформулированы определенные выводы соответствующие поставленным изначально задачам. Было установлено, что вид, характер и протяженность во времени кривой «испарения возбуждения» зависит от температуры плазмы и скорости разогрева электрода. Также они непосредственно зависят от протекающих в электроде химических реакций, что в свою очередь может быть интерпретировано с помощью ТДМ. Также стоит отметить, что время поступления максимального количества вещества в зону разряда согласуется с результатами ТДМ и полученными на его основе рядами летучести.
В многочисленных работах, в том числе и на кафедре аналитической химии ТГУ, было показано, что лучшие метрологические показатели достигаются только при использовании носителей. На основе всех полученных данных и уже имеющихся литературных данных, в качестве оптимального носителя был выбран барий, поскольку он имеет тот же принцип действия, что и натрий, оптимизируя метрологические показатели анализа. В то же время он не даёт такого резкого снижения температуры, а кинетические кривые, полученные с добавлением бария ближе по форме к идеальным Гауссовым пикам, получаемым при анализе без использования носителей.

Купить