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Analisi di Elementi con Tecnica XRF

xrfAnalysis

Proponiamo, in questo post, l’utilizzo dello spettrometro XRF, descritto precedentemente, per l’analisi elementale su alcuni significativi campioni di elementi.

Ferro (numero atomico Z=26)

iron
Campione di Ferro

Il ferro è un elemento chimico con il simbolo Fe (dal latino: ferrum) e numero atomico 26. È un metallo nella prima serie di transizione. E’ l’elemento più comune sulla Terra, formando il nucleo esterno ed interno della Terra. E’ il quarto elemento più comune nella crosta terrestre. La sua ricchezza in pianeti rocciosi come la Terra è dovuta alla sua abbondante produzione per fusione in stelle di grande massa, dove la produzione di nichel-56 (che decade nel ferro) è l’ultima reazione di fusione nucleare esotermica. Di conseguenza, il nichel radioattivo è l’ultimo elemento ad essere prodotto prima del crollo violento di una supernova che disperderà nello spazio il radionuclide precursore del ferro.

Kα1 6.405 keV
Kβ1 7.059 keV
xrfIron
Spettro XRF del Ferro con le linee K

 Arsenico (numero atomico Z=33)

arsenium
Campione di Arsenico (minerale Realgar)

L’arsenico è l’elemento chimico di numero atomico 33. Il suo simbolo è As. È un semimetallo che si presenta in tre forme allotropiche diverse: gialla, nera e grigia. I suoi composti hanno trovato impiego, in passato, come erbicidi ed insetticidi. È inoltre usato in alcune leghe.

Kα1 10.544 keV
Kβ1 11.726 keV
xrfArsenico
Spettro XRF dell’Arsenico con le linee K

Bromo (numero atomico Z=35)

pcb
PCB contenenti Bromo

Il Bromo (da bromos :, greco, che significa “forte odore” o “puzza”) è un elemento chimico con simbolo Br, e numero atomico 35. Si tratta di un alogeno. L’elemento è stato isolato in modo indipendente da due chimici, Carl Jacob Löwig e Antoine Jerome Balard, nel 1825-1826. Il Bromo elementare è un liquido rosso-marrone fumante a temperatura ambiente, corrosivo e tossico, con proprietà comprese tra quelle di cloro e iodio. Il Bromo libero non si trova in natura, ma si trova in sali minerali cristallini alogenuri solubili, analoghi al sale da tavola. Viene utilizzato come ritardante di fiamma, per esempio all’interno dei PCB.

Kα1 11.924 keV
Kβ1 13.292 keV
bromine
Spettro XRF del Bromo contenuto nel PCB con le linee K

Ittrio (numero atomico Z=39)

ittrio
Reticella per lampada a gas contenente Ittrio

L’Ittrio è un elemento chimico con simbolo Y e numero atomico 39. Si tratta di un metallo di transizione argenteo metallico chimicamente simile ai lantanidi ed è stato spesso classificato come “elemento di terre rare”. L’Ittrio si trova quasi sempre in combinazione con i lantanidi in minerali delle terre rare e non si trova mai in natura come elemento libero. Il suo unico isotopo stabile, Y-89, è anche il suo isotopo naturale.
L’uso più importante dell’ittrio è la preparazione del fosforo, come quelli utilizzati nei tubi catodici (CRT) display e LED. È anche usato nella produzione di elettrodi, elettroliti, filtri elettronici, laser e superconduttori.
Come metallo, viene utilizzato sugli elettrodi di alcune candele ad alte prestazioni. L’Ittrio è utilizzato anche nella produzione di reticelle per lanterne a gas come sostituto del torio, che è radioattivo.

Kα1 14.958 keV
Kβ1 16.738 keV
xrfIttrio
Spettro XRF dell’Ittrio contenuto nella reticella con le linee K

Zirconio (numero atomico Z=40)

zirconio
Coltelli ceramici in ossido di zirconio

Lo Zirconio è un elemento chimico con simbolo Zr e numero atomico 40. Il nome zirconio viene preso dal nome del minerale zircone, la più importante fonte di zirconio. La parola zircone deriva dalla parola persiana Zargun, che significa “color-oro”. È un metallo brillante, grigio-bianco, forte della serie di transizione, assomiglia all’afnio e, in misura minore, al titanio. Lo Zirconio viene usato principalmente come refrattario e opacizzante, anche se è utilizzata in piccole quantità come agente legante per la sua forte resistenza alla corrosione. Lo Zirconio forma una varietà di composti inorganici e organometallici come il biossido di zirconio e zirconocene dicloruro. Ha cinque isotopi presenti in natura, di cui tre sono stabili. I composti di zirconio non hanno ruoli biologici conosciuti.

Kα1 15.775 keV
Kβ1 17.667 keV
xrfZirconio
Spettro XRF dello zirconio con le linee K

Niobio (numero atomico Z=41)

niobio
Piercing in niobio

Il Niobio, precedentemente columbio, è un elemento chimico con il simbolo Nb (precedentemente Cb) e numero atomico 41. È un metallo di transizione morbido, grigio, duttile, che spesso si trova nel minerale pirocloro, la principale fonte commerciale per niobio, e nella columbite .
Il Niobio è usato in vari materiali superconduttori. Queste leghe superconduttrici, anche contenenti titanio e stagno, sono ampiamente utilizzate nei magneti superconduttori di scanner MRI. Altre applicazioni del niobio includono il suo uso in saldatura, nel nucleare industrie, in elettronica, ottica, in numismatica, ed in gioielleria. Nelle ultime due applicazioni, la bassa tossicità del niobio e la capacità di essere colorato mediante anodizzazione sono caratteristiche particolarmente vantaggiose.

Kα1 16.615 keV
Kβ1 18.622 keV
xrfNiobio
Spettro XRF del Niobio con le linee K

Cadmio (numero atomico Z=48)

cadmio
Vernice a base di cadmio

Il Cadmio è un elemento chimico con simbolo Cd e numero atomico 48. Questo morbido, metallo bluastro-bianco è chimicamente simile alle altre due metalli stabili nel gruppo 12, zinco e mercurio. Come zinco, preferisce lo stato di ossidazione +2 nella maggior parte dei suoi composti, come il mercurio mostra un punto di fusione basso rispetto ai metalli di transizione. Il Cadmio e suoi congeneri non sono sempre considerati metalli di transizione, in quanto non hanno gusci elettronici d o f parzialmente riempiti. La concentrazione media di cadmio nella crosta terrestre è compreso tra 0,1 e 0,5 parti per milione (ppm).

Kα1 23.173 keV
Kβ1 26.095 keV
xrfCadmio
Spettro XRF del Cadmio con le linee K

Tellurio (numero atomico Z=52)

tellurio
Celle di peltier Tellurio – Bismuto

Il tellurio (dal latino tellus, telluris che significa “terra”) è l’elemento chimico di numero atomico 52. Il suo simbolo è Te. È un metalloide fragile, di colore bianco-argenteo simile allo stagno; il tellurio è chimicamente affine al selenio e allo zolfo. Si usa soprattutto in leghe e come semiconduttore.

Kα1 27.472 keV
Kβ1 30.996 keV
xrfTellurio
Spettro XRF del Tellurio con le linee K e del Bismuto con le linee L

Iodio (numero atomico Z=53)

iodio
Soluzione alcolica di iodio

Lo iodio è un elemento chimico con simbolo I e numero atomico 53. Il nome è dal greco e significa viola a causa del colore dei vapori dello iodio.
Lo Iodio e suoi composti sono utilizzati principalmente nella nutrizione e industrialmente per la produzione di acido acetico e alcuni polimeri. Il numero atomico relativamente alto dello Iodio, la bassa tossicità, e la facilità di fissaggio a composti organici lo rendono molto utilizzato come mezzo di contrasto radiografico nella medicina moderna. Lo iodio ha un solo isotopo stabile. Un certo numero di radioisotopi dello iodio sono utilizzati anche in applicazioni mediche.

Kα1 28.612 keV
Kβ1 32.294 keV
xrfIodio
Spettro XRF dello iodio contenuto nella soluzione con le linee K

Neodimio (numero atomico Z=60)

neodimio
Campione di neodimio

Il neodimio è l’elemento chimico di numero atomico 60. Il suo simbolo è Nd. Il neodimio è un metallo appartenente al gruppo delle terre rare, o lantanidi, presente nella lega chiamata mischmetal fino al 18%.
È un metallo d’aspetto argenteo e lucente, tuttavia essendo uno dei lantanidi più reattivi, si ossida rapidamente all’aria coprendosi di una patina di ossido che desquamandosi espone all’azione ossidante dell’aria nuovi strati di metallo fresco.

Kα1 37.3610 keV
Kβ1 42.2713 keV
xrfNeodimio
Spettro XRF del Neodimio con le linee K ed L

Lutezio (numero atomico Z=71)

Lyso
Cristallo LYSO : Lutezio + Yttrio

Il lutezio è l’elemento chimico di numero atomico 71. Il suo simbolo è Lu.
È un elemento metallico del gruppo delle cosiddette terre rare; il lutezio compare solitamente associato all’ittrio e si usa a volte in leghe metalliche e come catalizzatore in vari processi chimici.
Il lutezio è un metallo trivalente bianco-argenteo resistente alla corrosione e relativamente stabile all’aria ed è il più pesante degli elementi delle terre rare. Per via del suo elevato costo di preparazione in quantità consistenti, ha pochi usi commerciali. Trova principalmente impiego in catalizzatori per il cracking del petrolio e per reazioni di alchilazione, idrogenazione e polimerizzazione.

Lα1 7.6555 keV
Lβ1 8.7090 keV
xrfLutezio
Spettro XRF del Lutezio e dell’Ittrio contenuti nel cristallo LYSO con le linee K

Osmio (numero atomico Z=76)

osmio
Campione di osmio

L’osmio è l’elemento chimico di numero atomico 76. Il suo simbolo è Os.
È un metallo di transizione del gruppo del platino: è un metallo duro, fragile, di color blu-grigio o blu nerastro e si usa in alcune leghe con il platino e l’iridio. Si trova in natura in lega con il platino, nei minerali di quest’ultimo. Il suo tetrossido si usa nel rilevamento delle impronte digitali, il metallo puro o legato nei contatti elettrici, nei pennini delle penne stilografichee in altre applicazioni dove è necessaria una estrema durezza e resistenza all’usura. Per questo viene utilizzato dai vetrai per asportare graffi ed abrasioni da vetri e specchi.

Lα1 8.9117 keV
Lβ1 10.3553 keV
xrfOsmio
Spettro XRF dell’Osmio con le linee L

Oro (numero atomico Z=79)

oro
Orecchino in oro

L’oro è un elemento chimico con simbolo Au (dal latino: Aurum) e numero atomico 79. Si tratta di un metallo luminoso giallo denso, morbido, malleabile e duttile. Le proprietà rimangono inalterate anche se esposto all’aria o all’acqua. Chimicamente, l’oro è un metallo di transizione e un elemento del gruppo 11. È uno degli elementi chimici meno reattivi, ed è solido in condizioni standard. Il metallo, pertanto si trova spesso in forma libera (nativo), come pepite, nelle rocce, nelle vene e nei depositi alluvionali. Essa si trova in una soluzione solida con l’argento come elemento nativo (electrum) e anche naturalmente legato con rame e palladio. Meno comunemente, si trova in minerali come composti di oro e tellurio (tellururi di oro).

Lα1 9.713 keV
Lβ1 11.443 keV
xrfOro
Spettro XRF dell’Oro (e dell’Argento contenuto nella lega) con le linee K ed L

Bismuto (numero atomico Z=83)

bismuto
Campione di bismuto

Il Bismuto è un elemento chimico con simbolo Bi e numero atomico 83. Il bismuto, un metallo pentavalente post-transizione, assomiglia chimicamente all’arsenico e all’antimonio. Il Bismuto nativo si può presentare in natura, anche se i suoi minerali commerciali sono solfuri e ossidi. L’elemento libero è 86% denso come piombo. Si tratta di un metallo fragile dal colore bianco argenteo quando appena prodotto, ma spesso si vede con una sfumatura rosa a causa di ossidazione superficiale. Il Bismuto è l’elemento naturale più diamagnetico, ed ha uno dei valori più bassi di conducibilità termica tra metalli.
Il Bismuto è stato a lungo considerato come l’elemento stabile con la massa atomica più alta. Tuttavia, nel 2003 si è scoperto che è leggermente radioattivo: il suo unico isotopo primordiale, il bismuto-209, decade via decadimento alfa con un tempo di dimezzamento di più di un miliardo di volte l’età stimata dell’universo.

Lα1 10.839 keV
Lβ1 13.023 keV
xrfBismuto
Spettro XRF del Bismuto con le linee L

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