Πώς καθορίζουν οι επιστήμονες η μεταλλική σύνθεση;
1. Χημική ανάλυση:
* υγρή χημική ανάλυση: Αυτή η παραδοσιακή μέθοδος περιλαμβάνει τη διάλυση του μετάλλου σε έναν κατάλληλο διαλύτη και στη συνέχεια την εκτέλεση μιας σειράς χημικών αντιδράσεων για τον εντοπισμό και τον ποσοτικό προσδιορισμό των παρόντων στοιχείων. Παραδείγματα περιλαμβάνουν:
* Βαρβμετρική ανάλυση: Κατακρημνίζοντας ένα συγκεκριμένο στοιχείο ως στερεό και μετράει το βάρος του.
* τιτλοδότηση: Αντιδρώντας το μέταλλο με ένα γνωστό διάλυμα ενός αντιδραστηρίου για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσής του.
* φασματοσκοπία: Ανάλυση του φωτός που εκπέμπεται ή απορροφάται από το μέταλλο όταν είναι ενθουσιασμένος από πηγές ενέργειας όπως φλόγες, λέιζερ ή ακτίνες Χ.
* φασματοσκοπία ατομικής εκπομπής (AES): Μετρά το φως που εκπέμπεται από διεγερμένα άτομα, τον εντοπισμό στοιχείων και τις συγκεντρώσεις τους.
* φασματοσκοπία ατομικής απορρόφησης (AAS): Μετρά το φως που απορροφάται από τα άτομα, καθορίζοντας επίσης τη στοιχειακή σύνθεση.
* Επαγωγικά συζευγμένη φασματοσκοπία εκπομπής πλάσματος-ατομικού (ICP-AES): Παρόμοια με τα ΑΕ αλλά χρησιμοποιεί ένα πλάσμα για να διεγείρει τα άτομα, οδηγώντας σε υψηλότερη ευαισθησία.
* Επαγωγικά συζευγμένη φασματομετρία μάζας πλάσματος (ICP-MS): Μια εξαιρετικά ευαίσθητη τεχνική που μετρά την αναλογία μάζας προς φόρτωση ιόντων που παράγονται από το πλάσμα, παρέχοντας τόσο στοιχειώδη σύνθεση όσο και ισοτοπικές αναλογίες.
2. Φυσική ανάλυση:
* περίθλαση ακτίνων Χ (XRD): Αναλύοντας το πρότυπο περίθλασης των ακτίνων Χ που διέρχονται από το μέταλλο για να προσδιοριστούν η κρυσταλλική δομή και η σύνθεση φάσης. Αυτό βοηθά στον εντοπισμό των διαφόρων παρόντων μετάλλων και της ρύθμισής τους.
* Ηλεκτρονική μικροσκοπία (SEM/TEM): Χρησιμοποιώντας μια δέσμη ηλεκτρονίων για να σαρώσετε την επιφάνεια ή το εσωτερικό του μετάλλου, παρέχοντας λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με τη μικροδομή και τη στοιχειακή σύνθεση.
* Ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης με φασματοσκοπία ακτίνων Χ διασκορπισμένης ενέργειας (SEM-EDX): Ο συνδυασμός SEM με το EDX επιτρέπει την ανάλυση της στοιχειακής σύνθεσης σε μικροσκοπικό επίπεδο.
* φθορισμό ακτίνων Χ (XRF): Βομβαρδίζοντας το μέταλλο με ακτίνες Χ, προκαλώντας την εκπομπή δευτερογενών ακτίνων Χ που είναι χαρακτηριστικές των στοιχείων που υπάρχουν.
* Ανάλυση ενεργοποίησης νετρονίων (NAA): Χρησιμοποιώντας νετρόνια για να βομβαρδίσει το μέταλλο, προκαλώντας το να γίνει ραδιενεργό. Στη συνέχεια, η ραδιενεργή αποσύνθεση μετράται για να εντοπίσει τα στοιχεία που υπάρχουν.
3. Άλλες τεχνικές:
* φασματομετρία μάζας: Ανάλυση του λόγου μάζας προς φόρτιση ιόντων που παράγονται από δείγμα για τον εντοπισμό διαφορετικών στοιχείων και ισότοπων.
* Θερμοβαρυμετρική ανάλυση (TGA): Θέρμανση του μετάλλου και μέτρηση της αλλαγής βάρους για να προσδιορίσει την ποσότητα των πτητικών συστατικών που υπάρχουν.
* Διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (DSC): Μετρώντας τη ροή θερμότητας μέσα ή έξω από το μέταλλο καθώς θερμαίνεται ή ψύχεται, παρέχοντας πληροφορίες σχετικά με τις μεταβάσεις φάσης και τις θερμικές ιδιότητες.
Επιλογή της σωστής τεχνικής:
Η επιλογή της μεθόδου εξαρτάται από παράγοντες όπως:
* Ο τύπος μετάλλου: Ορισμένες τεχνικές είναι καλύτερα κατάλληλες για συγκεκριμένα μέταλλα ή κράματα.
* Η απαιτούμενη ακρίβεια και ευαισθησία: Ορισμένες μέθοδοι είναι ακριβέστερες ή ευαίσθητες από άλλες.
* Το μέγεθος και η διαθεσιμότητα του δείγματος: Ορισμένες τεχνικές απαιτούν μεγάλα δείγματα, ενώ άλλα μπορούν να αναλύσουν μικρά δείγματα.
* Ο προϋπολογισμός και οι χρονικοί περιορισμοί: Ορισμένες μέθοδοι είναι ακριβότερες ή χρονοβόρες από άλλες.
Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν συχνά ένα συνδυασμό μεθόδων για να αποκτήσουν μια πλήρη εικόνα της σύνθεσης του μετάλλου.
