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Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) - Anwendung

Quantitative Bestimmung: Kalibrierung

Zur quantitativen Bestimmung von chemischen Elementen mittels AAS muss eine Kalibrierung erfolgen. Dafür verwendet man Standardlösungen, die das gesuchte Element in bestimmten festgelegten Konzentrationen enthalten.

Bei einer externen Kalibrierung wird das Signal der Probe mit den Messwerten der Standardlösungen verglichen, woraus auf den Gehalt der Probe rückgerechnet werden kann.

Die einfachste Methode ist die Einpunkt-Kalibrierung. Dabei wird für eine einzige Kalibrierungslösung die Extinktion E K a l gemessen, unter Zugrundelegung des Lambert-Beer-Gesetzes erhält man für die Probenlösung die gesuchte Konzentration c Probe als

E Kal = c Kal d ε c Kal = Konzentration der Kalibrierungslösung d = Durchmesser der Adsorptionsschicht ε = Extinktionskoeffizient
E Probe = c Probe d ε E Probe = Extinktion der Probe
c Probe = E Probe E Kal c Kal

Diese Art der Kalibrierung funktioniert allerdings grundsätzlich nur im linearen Arbeitsbereich. Aufwändiger, aber auch zuverlässiger ist deshalb die Kalibrierung mittels einer Messreihe:

Abb.1
Kalibrierung der AAS durch externe Standards

Die Zusammensetzung von Probe und Kalibrierungslösungen muss dabei so ähnlich wie möglich sein. Dies gilt sowohl für chemische Parameter wie Säuregehalt und andere Zusätze in der Probe, als auch für die physikalischen Parameter wie Dichte, Viskosität oder Oberflächenspannung der Lösungen, da alle diese Faktoren die Verdampfung der Probe in der Flamme und damit die Größe des Signals beeinflussen.

Oft ist die Zusammensetzung der Probenmatrix jedoch nicht genau bekannt. In diesem Fall - und ebenso, wenn die Matrix problematische Bestandteile wie etwa Phosphat enthält - kann man als Alternative die Methode der internen Standardaddition anwenden, auch als interne Matrixkalibrierung bezeichnet:

Abb.2
Kalibrierung der AAS durch interne Standards

Dabei werden in einer Messreihe Probe und Standardlösungen verschiedener Konzentration in einem festen Volumenverhältnis gemischt und jeweils gemeinsam vermessen. Die AAS-Signale werden gegen die addierte Konzentration des Standards aufgetragen. Die Kurve schneidet die y-Achse an dem Punkt, der dem Signal der Probe allein entspricht (Konzentration des zugesetzten Standards = 0). Der Schnittpunkt der Kurve mit der x-Achse entspricht damit der gesuchten Konzentration des Elements in der Probe.

Typischerweise dienen vier verschiedene, möglichst äquidistante Punkte zur Konstruktion einer solchen Kurve, wobei zu fordern ist, dass tatsächlich Linearität vorliegt und keiner der Punkte signifikant von der Geraden abweicht.

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