Interferencje spektralne w technice ICP-MS

W technice ICP-M S w ystępują dwa podstaw owe typy interferencji spektral­ nych: interferencje izobaryczne i interferencje poliatom owe.

W iększość pierwiastków m a więcej niż jed en stabilny izotop. Poniew aż współczesne instrum enty ICP-M S nie m ają m ożliwości rozróżnienia dwóch izo­ topów z dokładnością przekraczającą 1(T4 Da, m ożliw e jest więc, że w tym sa­ m ym miejscu widm a masowego obserwuje się sygnały pochodzące od różnych izotopów. Takie interferencje nazywa się izobarycznymi. Do ich niwelow ania sto­ suje się korekcję m iędzypierwiastkową.

W technice ICP-M S w ystępują również tzw. interferencje poliatom owe. Gdy jony rozdzielane są na podstaw ie stosunku m asy do ładunku (m/z), pojaw ia się

problem z rozróżnieniem struktur o tym samym m/z, a o różnym składzie. Teore­

tycznie każdy izotop pierw iastka m a sw oją w łasną m asę, w ięc i stosunek m/z j est niepowtarzalny. Żeby rozróżnić np. sygnały 56Fe i 56A rO, w ym agana je s t roz­ dzielczość R = 2500, a do rozróżnienia 80Se i 80A r2: R — 9700 [8]. Rozdzielczość

(R) jest ilorazem m asy m i szerokości piku Am mierzonej n a wysokości 5% lub

10% jego maksymalnej amplitudy [8].

Głównym źródłem interferencji poliatom owych są: woda, argon oraz kw asy stosowane do przygotowania próbki, w m niejszym stopniu otaczające plazm ę po­ wietrze. W przypadku roztworów wodnych często tw orzą się takie połączenia, jak: 17OH, 18OH2, 80Ar2, 320 2, 41ArH, 80ArO. Rozpuszczalniki organiczne są bo­ gatym źródłem w ęgla - 28CO, 52ArC; kwasy m ineralne zaś dostarczają dużej ilo­ ści N , Cl, S, P - 52SO, 52c i o h, 52C1N.

Teoretycznie stałe interferencje poliatom owe powstające m iędzy składnika­ m i zawartymi zarówno w ślepej próbie, jak i w m ierzonym roztworze m o g ą zo­ stać skorygowane przez odjęcie sygnału tła od sygnału analitu. M etoda ta spraw ­ dza się przy założeniu, że np. wszystkie atomy chloru znajdujące się w próbce po­ chodzą wyłącznie od kwasu solnego zastosowanego do rozkładu próbki, a n ie są naturalnym składnikiem próbki. W tedy bowiem ilość interferenta w odnośniku i w mierzonym roztworze je s t inna, a więc korekcja nie je s t dok ładn a Innym spo­ sobem korekcji jest, podobnie ja k dla interferencji izobarycznych, korekcja m ię­ dzypierwiastkowa. Również zastosowanie kom ory zderzeniowej pozw ala m ini­ malizować interferencje poliatom owe [54]. Szczegółow ą dyskusję interferencji

TECHNIKI ANALITYCZNE WYKORZYSTUJĄCE PLAZMĘ 519 spektralnych i niespektralnych przy zastosowaniu analizatora kwadrupolowego i wysokorozdzielczego przedstawiono w publikacjach [46, 49, 50],

PODSUMOWANIE

W prow adzenie indukcyjnie sprzężonej plazmy do analizy instr um entaln ej było dużym przełomem . Techniki wykorzystujące j ą stwarzają ogromne możli­ wości i są powszechnie stosowane przez analityków. Umożliwiają jednoczesne oznaczanie kilkudziesięciu pierwiastków z dużą dokładnością i precyzją. Uniwer­ salność technik polega na tym, że m ożna badać próbki stałe, ciekłe i gazowe, organiczne i nieorganiczne. Poza tym bardzo często można oznaczać analit w obecności kilkunastu innych pierwiastków w próbce bez konieczności jego wy­ dzielania. Sprzężenie technik detekcji z etapami wstępnego rozdzielenia próbki, np. z m etodam i chromatograficznymi, je s t z powodzeniem stosowane do ozna­ czania ultraśladowych ilości pierwiastków w analizie specjacyjnej.

W technikach plazm owych dużym problem podczas analizy są interferencje spektralne. Interferencje te w ystępują zarówno w technice ICP-AES, jak i w ICP- -MS, ale w przypadku tej ostatniej są bardziej uciążliwe (interferencje poliatomo- we). Interpretacja wyników wym aga doświadczenia, zwłaszcza przy pracy z bar­ dzo złożonym i próbkam i (o bogatej matrycy). Nieuwzględnienie wpływów ma­ trycy i interferencji spektralnych m oże prowadzić do tego, że uzyskiwane wyni­ ki będą obarczone dużym błędem.

Czas potrzebny na przygotowanie próbki do pomiaru jest „wąskim gardłem” technik plazm owych. Jest to najdłuższy etap podczas całej analizy. Bez względu na sposób doprowadzania próbki do plazm y ulega ona zawsze całkowitemu zniszczeniu.

Z aletą omawianych technik plazmowych jest stosunkowo niewielka ilość po­ trzebnej do pom iaru próbki. Do wykonania pojedynczego pomiaru wystarcza ok. 2 m L w technice ICP-M S i ok. 3 m L w ICP-AES. W krótkim czasie możliwy jest pom iar sygnału kilkunastu pierwiastków. Zastosowanie mikronebulizerów w ICP-AES(M S) pozwala zredukować objętość roztworów do kilkudziesięciu pL oraz zwiększyć wydajność procesu nebulizacji.

Techniki ICP-AES i ICP-MS wzajemnie się uzupełniają pod względem moż­ liw ych do oznaczeń stężeń. Za pom ocą ICP-MS mierzy się stężenia od kilkuna­ stu pg/g (ppt) do kilkudziesięciu ng/g (ppb) [55]. Zastosowanie mniej czułego in­ strum entu - ICP-AES z pionowym ustawieniem palnika - pozwala mierzyć stę­ żenia od pg/g (ppm) do kilkunastu %. Jeżeli natomiast chcemy mierzyć z dużą dokładnością zakres stężeń ng/g (ppb) - pg/g (ppm), to najbardziej przydatna bę­ dzie technika ICP-AES z poziomym ustawieniem palnika. Szeroki zakres prosto- liniowości k r z y w y c h kalibracji daje możliwość oznaczania różnych wielkości stę­ żeń w jednej próbce bez konieczności jej rozcieńczania.

520 E. SKRZYDLEWSKA, M. BALCERZAK. P. PASŁAWSKI

Wszechstronność i inne wymienione wcześniej zalety technik ICP-AES i ICP- -MS sprawiają, że są one chętnie wykorzystywane w laboratoriach badawczych. Techniki te nie są jednak panaceum na wszystkie problemy analityczne i nie zawsze ich stosowanie jest uzasadnione [56]. Trzeba się również liczyć z w ysoką cen ą in­ strumentu i oprzyrządowania niezbędnego do wykonywania pomiaru. Jest ona odczuwalna zarówno przy kupnie aparatury, jak i przy jej eksploatacji [8].

PIŚMIENNICTWO CYTOWANE [1] J.W. Olesik. Anal. Chem., 1996, 68, 469A.

[21 A. Kordus, Plazma. Właściwości i zastosowania w technice, WNT, Warszawa 1985. [3] A. Sanz-Medel, Microchim. Acta, 1991II, 265.

[4] J.A.C. Broekaert, Microchim. Acta, 1995,120, 21.

[5] J. Marshall, S. Chenery, E.H. Evans, A. Fisher, J. Anal. At. Spectrom., 1998,13, 107R. [6] E.H. Evans, S. Chenery, A. Fisher, J. Marshall, K. Sutton, J. Anal. At. Spectrom., 1999, 14,

977.

[7] A.L. Burlingame. R.K. Boyd, S J. Gaskell, Anal. Chem., 1998, 70, 647R.

[8] Praca zbiorowa (red. E. Bulska i K. Pyrzyńska), Zastosowanie metod spektrometrii atomowej w przemyśle i ochronie środowiska, Komisja Analitycznej Spektrometrii Atomowej, Komitet Chemii Analitycznej PAN, Warszawa 1999.

[9] F. Vanhaecke, L. Moens, Fresenius’ J. Anal. Chem., 1999, 364, 440.

[10] J.R. Bacon, J. Crain, L. van Vaeck, J. G. Williams, J. Anal. At. Spectrom., 1999,14, 1633. [11] C. Moor, W. Devos, M. Guecheva, J. Kobler, Fresenius’ J. Anal. Chem., 2000, 366, 159. [12] J.A.C. Broekaert, Fresenius’ J. Anal. Chem., 2000, 368, 15.

[13] S. Greenfield, l.L. Jones, C.T. Berry, Analyst, 1964, 89, 713. [14] G.W. Dickinson, V.A. Fassel, Anal. Chem., 1969, 41, 1021. [15] A.L. Gray, Dyn. Mass Spectrom., 1978, 5, 106.

[16] Praca zbiorowa (red. A. Kabata-Pendias i B. Szteke), Problemy jakości analizy śladowej w ba­ daniach środowiska przyrodniczego, PIOŚ, Warszawa 1998.

[17] J.C. Miller, J.N. Miller, Statistics fo r Analytical Chemistry, Ellis Horwood, Chichester 1993. [18] C.B. Boss, K.J. Fredeen, Podstawy, aparatura i metodyka atomowej spektrometrii emisyjnej

z plazmą wzbudzoną indukcyjnie, tłum. E. Bulska, Perkin Elmer, 1989.

[19] L.B. Allen, P.H. Siitonen, H.C. Thompson, Jr., J. Anal. At. Spectrom., 1998,13, 735. [20] B. Budic, J. Anal. At. Spectrom., 1998,13, 869.

[21] X.-D. Tian, Z.-X. Zhuang, B. Chen, X.-R. Wang, Analyst, 1998,123, 627.

[22] Y.-L. Feng, H.-W. Chen, H.-Y Chen, L.-C. Tian, Fresenius’ J. Anal. Chem., 1998,361, 155. [23] P. Pohl, W. Żymicki, Anal. Chim. Acta, 2001, 429, 135.

[24] U. Schaffer, V. Krivan, Anal. Chem., 1998, 70, 482. [25] K. Ohls, B. Hustch, Inf. News., 1986, 12, 170.

[26] Y.S. Choi, S.C. Lee, H.S. Im, C.J. Park, Microchem. J., 1999, 63, 24. [27] T. Ishizuka, Y. Uwamino, Spectrochim. Acta, Part B, 1983, 38, 519. [28] T. Kozłowski, A. Ramsza, Analityka, 2000, 4, 8.

[29] Jobin Yvon, Instrukcja obsługi „JY70 Plus Geoplasma”, 1990. [30] G. de Loos, L. Gras presented at 25th FACSS, Austin, TX, USA, 1998. [31] G.E.M. Hall, J.C. Pelchat, J. Loop, J. Anal. Atom. Spectrom., 1990, 5, 339. [32] I. Rodushkin, T. Ruth, A. Huhtasaari, Anal. Chim Acta, 1999, 378,191.

[33] L. Perring, M. Alonso, D. Andrey, B. Bourqui, P. Zbinden, Fresenius’ J. Anal. Chem 2001 370, 76.

TECHNIKI ANALITYCZNE WYKORZYSTUJĄCE PLAZMĘ 521 [34] P.J. Potts, A Handbook o f Silicate Rock Analysis, Blackie& Son, Glasgow 1987.

[35] A. Montaser, D.W. Golightly, Inductively Coupled Plasmas in Analytical Atomic Spectrometry, VCH, New York 1992.

[36] M. 0degard, S.H. Dundas, B. Flem, A. Grimstvedt, Fresenius’ J. Anal. Chem., 1998,362,477. [37] V. Majidi, N.J. Miller-Ihli, Spectrochim. Acta, Part B, 1998, 53B, 965.

[38] Y.-L. Feng, H.-Y. Chen, L.-C. Tian, H. Narasaki, Anal. Chim. Acta. 1998. 375, 167. [39] J.A. McLean, M.G. Minnich, L.A. Iacone, H. Liu, A. Montaser, J. Anal. At. Spectrom.. 1998.

13, 829.

[40] S.F. Durrant, J. Anal. At. Spectrom., 1999, 14, 1385. [41] M. de Wit, R. Biust, J. Anal. At. Spectrom., 1998,13, 515.

[42] K.A. Taylor, B.L. Sharp, D.J. Lewis, H.M. Crews, J. Anal. At. Spectrom., 1998, 13, 1095. [43] E. de Hoffmann, J. Charette, V. Stroobant, Spektrometria mas, WNT, Warszawa 1998. [44] X. Tian, H. Emteborg, F.C. Adams, J. Anal. At. Spectrom., 1999,14. 1807.

[45] M. Barbaste, L. Halicz, A. Gały, B. Medina, H. Emteborg, F.C. Adams, R. Łobiński, Talanta. 2001, 54, 307.

[46] N. Nonose, M. Kubota, J. Anal. At. Spectrom., 2001,16, 551, 560.

[47] J.R. Encinar, J.I.G. Alonso, A. Sanz-Medel, S. Main, P.J. Turner, J. Anal. At. Spectrom., 2001, 16, 315, 322.

[48] S. Szczeniowski, Fizyka doświadczalna, część 3, PWN, Warszawa 1973. [49] E.H. Evans, J.J. Giglio, J. Anal. At. Spectrom., 1993, 8, 1.

[50] R.F.J. Dams, J. Goossens, L. Moens, Mikrochim. Acta, 1995, 119, 277. [51] I. Jarvis, K.E. Jarvis, Chem. Geol., 1992, 95, 1.

[52] L. Kolditz, Chemia nieorganiczna, część 1, tłum. J. Kuryłowicz, PWN, Warszawa 1994. [53] R. Falciani, E. Novaro, M. Marchesini, M. Gucciardi, J. Anal. At. Spectrom., 2000,15, 561. [54] S.D. Tanner, V.I. Baranov, Atom. Spectrom., 1999, 20, 45.

[55] E.D. Prudnikov, R.M. Barnes, Fresenius’ J. Anal. Chem., 1998,362, 465. [56] R. Thomas, Today’s Chemist at Work, 1999,10, 42.

Redakcja „W iadomości Chem icznych” informuje, że są u nas do nabycia na­ stępujące pozycje „Biblioteki Wiadomości Chem icznych” :

Nomenklatura steroidów (Zalecenia 1989), tłum. J.W. M orzycki i W.J. Szczepek,

cena 3 zł

J. Połtowicz, T. M łodnicka, Metaloporfiryny ja ko katalizatory procesów utlenia­ nia, cena 3 zł

No, lenklatu. a chemii nieorganicznej. Zalecenia 1990, red. Z. Stasicka, cena 25 zł

Z. Kluż, M. Późniczek, Nomenklatura związków chemicznych. Poradnik dla nauczycieli, cena 10 zł

Podstawowa terminologia stereochemii oraz Słownik podstawowych terminów w nauce o polimerach. Zalecenia 1996, red. O. Achm atowicz, B. Szechner

i P. Kubisa, cena 12 zł

Nomenklatura węglowodanów. Zalecenia 1996, tłum. i red. T. Sokołowska

i A. Wiśniewski, cena 18 zł

I.Z. Siemion, Bronisław Radziszewski i lwowska szkoła chemii organicznej, cena

18 zł

K. Maruszewski, Fizykochemia molekuł zamkniętych w zeolitach i zol-żelach,

cena 18 zł

Praca zbiorowa, Uporządkowane materiały mezoporowate, red. B. Burczyk,

cena 18 zł

Skorygowana nomenklatura rodników, jonów, jonorodników i podobnych indywi­ duów chemicznych. Zalecenia 1993, red. T. Sokołowska i A. W iśniewski,

cena 15 zł

Bibliografia „ Wiadomości Chemicznych ’’ za lata 1988-1997, cena 3 zł

Książki wysyłam y na koszt zamawiającego. Zam ów ienia prosim y kierow ać pod adresem: Redakcja „W iadomości Chem icznych”, ul. F. Joliot-Curie 14, 50-383 Wrocław. O płaty należy wnosić na konto: BHP SA I O/W rocław, Redakcja „W iadomości Chemicznych”, N r 10601679-320000400597.

Do nabycia je st również książka Z. Ruziewicza Ludzie i dzieła. Studia nad historią chemii na ziemiach polskich, wyd. Instytut Chemii Fizycznej i Teoretycz­

WIADOMOŚCI 2002,56,5-6