第六章原子吸收分光光法

1、第六章第六章 原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法1.原子吸收分光光度法的特点及吸收线变宽的主要原因（了解） 2.实验条件的选择及消除干扰的方法（熟悉）3.原子吸收分光光度法的基本原理和定量分析方法（掌握）第六章第六章 原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法根据蒸气中被测元素的根据蒸气中被测元素的基态原子基态原子对对特征辐射特征辐射的吸收来测定试样中该元素的吸收来测定试样中该元素含量的方法。含量的方法。特点：特点：准确度高准确度高(1%3%) 灵敏度高灵敏度高(10-610-13g/ml) 选择性好选择性好 测量范围广测量范围广一、原子吸收线和原子发射线一、

2、原子吸收线和原子发射线E0E1E2E3AB 电子从基态跃迁到能量最低电子从基态跃迁到能量最低的激发态的激发态( (称为第一激发态称为第一激发态) )时要时要吸收一定频率的光，这种谱线称吸收一定频率的光，这种谱线称为共振吸收线为共振吸收线 当它再跃迁回基态时，则发当它再跃迁回基态时，则发射出同样频率的光射出同样频率的光(谱线谱线)，这种谱，这种谱线称为共振发射线线称为共振发射线第一节 原子吸收分光光度法的基本原理 共振线是元素所有谱线中最灵敏的谱线。共振线是元素所有谱线中最灵敏的谱线。常用元素最灵敏的第一共振吸收线作为分析线。常用元素最灵敏的第一共振吸收线作为分析线。 原子吸收线一般位于光谱的紫

3、外区和可见区。原子吸收线一般位于光谱的紫外区和可见区。二、原子吸收线的轮廓和变宽 若将吸收系数Kv 对频率v 作图，称为原子吸收线的轮廓。 若将透过光强 (I0) 对频率v 作图由图可见在中心频率处透过光强度最小。（红线表示部分）自然宽度 在无外界影响下，谱线固有的宽度。激发态原子的寿命愈短，吸收线的自然宽度愈宽。 多数情况下，可忽略不计。 ND多普勒变宽 由无规则的热运动产生，所以又称为热变宽，是谱线变宽的主要因素。 测定的温度越高，被测元素的原子质量越小，原子的相对热运动越剧烈，热变宽越大。霍尔兹马克变宽霍尔兹马克变宽 又称共振变宽，同种原子间碰撞引起的谱线变宽，它随又称共振变宽，同种原子

4、间碰撞引起的谱线变宽，它随试样原子蒸气浓度增加而增加。试样原子蒸气浓度增加而增加。压力变宽 由于吸光原子与蒸气原子相互碰撞而引起能级稍微变化，发射或吸收光量子频率改变而导致的变宽。 R洛伦兹变宽洛伦兹变宽 吸光原子与蒸气中其它原子或分子等相互碰撞而引起的吸光原子与蒸气中其它原子或分子等相互碰撞而引起的谱线变宽。随原子区内气体压力的增加和温度升高而增大。谱线变宽。随原子区内气体压力的增加和温度升高而增大。L（一）积分吸收fNmcedK02 三、原子吸收值与原子浓度的关系三、原子吸收值与原子浓度的关系（二）峰值吸收法 采用锐线光源，通过测定吸收线中心频率的峰值吸收系数计算待测元素的原子数。002a

5、NbK 用峰值吸收代替积分吸收进行定量的必要条件1.锐线光源的发射线与原子吸收线的中心频率完全一致。2.锐线光源发射线的半宽度比吸收线的半宽度更窄，一般为吸收线半宽度的1/51/10 。 kThjkTEjkTEEjjeppeppeppNNj 00000（三）原子吸收值与待测元素浓度的关系（三）原子吸收值与待测元素浓度的关系A = lg I0II = I d e0I0 = I0 d e0I = I0 e-K L , I = I0e-KLd e0A = lg I0 d e0 I0e-KLd e0（三）原子吸收值与待测元素浓度的关系（三）原子吸收值与待测元素浓度的关系对锐线光源，可以认为对锐线光源，

6、可以认为K= bK0 为常数：为常数：A = lg = lg eK0Lb = 0.4343K0Lb1e-bK0L 在一定的实验条件下，吸光度与试样中待测元素的在一定的实验条件下，吸光度与试样中待测元素的浓度成正比，即浓度成正比，即A = k C上式就是原子吸收分光光度法定量分析的理论基础上式就是原子吸收分光光度法定量分析的理论基础峰值吸收测量的吸光度与试样中被测组分的浓度呈线性峰值吸收测量的吸光度与试样中被测组分的浓度呈线性第二节 原子吸收分光光度计Z-5000Z-5000原子吸收光谱仪（塞曼偏振）原子吸收光谱仪（塞曼偏振）原子吸收分光光度计的主要部件锐线光源、原子化器、单色器、检测系统和显示

7、系统作用：发射被测元素基态原子所吸收的特征共振线，称为锐线光源光源光源的基本要求： 发射辐射波长的半宽度要明显小于吸收线的半宽度，辐射强度大，稳定性好，背景信号低，使用寿命长等。空心阴极灯 空心阴极灯发射的光空心阴极灯发射的光谱主要是阴极元素的光谱，谱主要是阴极元素的光谱，因此用不同的被测元素作因此用不同的被测元素作阴极材料，可制成各种被阴极材料，可制成各种被测元素的空心阴极灯。测元素的空心阴极灯。 缺点是测一种元素换一缺点是测一种元素换一个灯，使用不便。个灯，使用不便。原子化器作用：提供能量，使试样干燥，蒸发并转化为所需的基态原子蒸气。被测元素由试样转入气相，并转化为基态原子的过程，称为原子

8、化过程。MX(试样)M（基态原子） X （气态）M MXM（气态）（激发态原子）激发（离子） e原子化脱溶1.2.气化*+剂离子化火焰原子化法 由化学火焰提供能量，使被测元素原子化。常用的是预混合型原子化器，它包括雾化器、雾化室和燃烧器三部分。 雾化器：将试液雾化。并使雾滴均匀化。雾滴越小，火焰中生成的基态原子就越多。雾化室：一是使较大雾粒沉降，凝聚从废液口排除；二是使雾粒与燃气，助燃气均匀混合形成气溶胶，再进入火焰原子化；三是起缓冲稳定混合气气压的作用，以便使燃烧气产生稳定的火焰。燃烧器：是产生火焰，使进入火焰的试样气溶胶蒸发和原子化，常用的是单缝燃烧器。石墨炉原子化器 它是一个电加热器，利

9、用电能加热盛放试样的石墨容器，使之达到高温以实现试样的蒸发和原子化。 氢化物发生原子化器 利用As、Sb、Bi、Sn等元素在盐酸溶液中能被强还原剂NaBH4还原为极易挥发与易受热分解的氢化物。 NaHBOHAsHHNaBHAsOH223433 作用：将所需的共振吸收线与邻近干扰线分离。单色器单色器 为了防止原子化时产生的辐射不加选择地都进入检测器以及避免光电倍增管的疲劳，单色器通常配置在原子化器后。 单色器中的关键部件是色散元件，现多用光栅。检测器的作用是将单色器分出的光信号进行光电转换，常用光电倍增管。 检测系统检测系统显示系统显示系统数字积分显示或用记录器记录数字积分显示或用记录器记录原子

10、吸收分光光度计的类型2双光束原子吸收分光光度计 1 1单光束原子吸收分光光度计单光束原子吸收分光光度计一、干扰及其消除第三节 原子吸收分光光度法实验技术原子吸收光谱分析的干扰有: 光谱干扰、物理干扰、化学干扰、电离干扰和背景吸收等。 光学干扰 原子光谱对分析线的干扰。包括光谱线干扰和非吸收线干扰。测定 Fe271.903nm时，Pt 271.904nm有重叠干扰现象:光谱线干扰是试样中共存元素的吸收线与待测元素的分析线相近（吸收线重叠）而产生的干扰消除方法：另选波长或用化学方法分离干扰元素。电离干扰现象： 待测元素在原子化过程中发生电离，使参与吸收的基态原子数减少而造成吸光度下降。消除方法：

11、加入消电离剂（易电离元素）化学干扰现象：在溶液或气相中由于待测元素与其他共存组分之间发生化学反应而影响待测元素化合物的离解和原子化。消除方法： 加入释放剂、加保护剂或缓冲剂、适当提高火焰温度等。物理干扰现象： 试样在处理、转移、蒸发和原子化过程中，由于试样物理特性的变化引起吸光度下降。消除方法：可通过控制试液与标准溶液的组成尽量一致的方法来抑制。背景吸收消除方法： 邻近线法、连续光源（在紫外光区通常用氘灯）法、塞曼（Zeeman）效应法等现象：原子化过程中生成的气体分子、氧化物、盐类等对共振线的吸收及微小固体颗粒使光产生散射而引起的干扰。分析线： 通常选择共振吸收线作为分析线，因共振吸收线是最

12、灵敏的吸收线。 二、分析条件的选择狭缝宽度 ：在原子吸收分光光度法中，谱线重叠干扰的几率小，因此，允许使用较宽的狭缝，有利于增加灵敏度，提高信噪比。 空心阴极灯的工作电流 在保证放电稳定和足够光强的条件下，尽量选用低的工作电流。 原子化条件的选择 石墨炉原子化法中，原子化程序要经过干燥、灰化、原子化和净化几个阶段，各阶段的温度与持续时间，均要通过实验选择。ACCxAxOProblem:使用工作曲线时应该考虑使用工作曲线时应该考虑那些因素？那些因素？三、定量分析方法1.标准曲线法： （Ac ）( 同分光光度法 )A最好在最好在 0.100.60范围内范围内 cx+0， cx+cs ， cx +2

13、cs ， cx +3cs ， cx +4cs分别测得吸光度为：A0，A1，A2，A3，A4。 如将直线外推至与横坐标相交，此时浓度cx即为试样中被测元素的浓度。外推作图法外推作图法2.标准加入法：（增量法）被测元素浓度或含量改变一个单位，吸光度的变化量。火焰原子吸收法中常用“特征浓度”表达式： ）（g/ml0044. 0 xcAcS 灵敏度1ug/ml镁溶液，测得吸光度为镁溶液，测得吸光度为0.55，则镁的特征浓度为，则镁的特征浓度为)/(10855. 00044. 010044. 03xcmlugAcS 2ug/ml镁溶液，测得透光率为镁溶液，测得透光率为50%，则镁的灵敏度为，则镁的灵敏度

14、为)/(0293. 05 . 0lg0044. 020044. 0 xcmlugAcS ）或或（gg0044. 00044. 0 xxmAVcAmS 非火焰法非火焰法( (石墨炉石墨炉) )中常用中常用“特征质量特征质量”表示表示 ：已知Ca的灵敏度是0.004ug/ml，其最适宜的测定浓度是多少？某土壤中Ca的含量约为0.01%，制备25ml试液应取多少试样？）（g/ml0909. 00044. 0004. 010. 00044. 0c AScx）（g/ml5454. 00044. 0004. 060. 00044. 0c AScxgVcm136. 0g1036. 1%01. 05454.

15、025%01. 05 ）（gVcm023. 0g103 . 2%01. 00909. 025%01. 04 ）（计算公式为：）（ml/g3xcAcD 检出限检出限信号等于空白溶液的测量信号的标准偏差3倍时所对应的的浓度（ug/ml）或质量（g或ug）来表示。 1. 蒸气中待测元素基态原子数近似等于吸收辐射的原子总数( )判断题判断题 2. 原子吸收光谱法中原子蒸气对入射光的吸收程度不符合朗 伯-比尔定律。 （ ）3. 原子吸收分光光度计是由光源、分光系统、检测器和显示器四部分组成的。5.原子吸收光谱是由气态物质中基态原子的外层电子跃迁产生的。4.原子吸收线的峰值吸收系数与待测元素的浓度成正比。

16、( )( )( )6.原子吸收法一次只能测定一种元素，而发射光谱法一次可 同时测定多种元素。（ ）8.用原子吸收法分析元素时，一定要选择元素的共振吸收线作 为分析线。（ ）7.原子吸收分光光度计的单色器放置在原子吸收池后的光路中。 （ ）9.在原子吸收光谱分析中，由于发射线的中心频率与吸收线的 中心频率一致，所以原子吸收分光光度计中不需要分光系统10原子吸收分光光度计中的火焰类似于一般分光光度计中 的吸收池。（ ）填空题填空题1原子吸收光谱法是基于从光源辐射出具有待测元素 的光，通过试样蒸气时被蒸气中待测元素 所吸收，由辐射特征谱线 来测定试样中待测元素含量的分析方法。2原子吸收光谱仪又称原子

17、吸收分光光度计，由 、 、 、 、和 等五部分组成。3在使用石墨炉原子化器时，为防止试样和石墨管的氧化，要不断地通入 气；原子化过程分四个阶段，即 、 、 和 。4在原子吸收分光光度计中单色器的作用是将待测元素的 谱线与 谱线分开。5在原子吸收光谱分析中，灵敏度是指当待测元素的浓度或含量改变一个单位时， 的变化量。常用 和 来表征灵敏度。6原子吸收分光光度法与紫外-可见分光光度法，其共同点都是利用吸收原理的方法，但它们有本质区别，原子吸收分析法产生吸收的是 ，使用的光源是 光源，单色器在产生吸收之 ；紫外-可见分光光度法产生吸收的是 ，使用的光源是 光源，单色器在产生吸收之 。7为了实现用峰值

18、吸收代替积分吸收，除了使光源发射线的半宽度应 吸收线半宽度外，还必需要求通过原子蒸气的发射线 恰好与吸收线的 相重合。8Mn的共振吸收线是403.3073nm，若在Mn试样中含有， Ga ，Ga的共振吸收线是403.2982nm将会有干扰，这种干扰属于 干扰，可采用 方法加以消除。 9在原子吸收光谱法中，当吸收为1%时，其吸光度A为 。 选择题选择题1采用锐线光源测量谱线峰值吸收，必须使：（ ） A光源发射线与吸收线的中心频率一致，而且发射 线的半宽度比吸收线的半宽度大得多 B光源发射线与吸收线的中心频率一致，而且发射 线的半宽度比吸收线的半宽度小得多 C光源发射线与吸收线的中心频率不一致，而

19、且发射 线的半宽度比吸收线的半宽度大得多 D光源发射线与吸收线的中心频率不一致，而且发射 线的半宽度比吸收线的半宽度小得多B 2将浓度为0.4gmL-1的镁溶液喷入空气-乙炔焰中进行测定，测得其吸光度为0.220，求得镁元素的特征浓度为：（ ） A0.002gmL-1(1%)-1 B0.004gmL-1(1%)-1 C0.006gmL-1(1%)-1 D0.008gmL-1(1%)-13.在原子吸收分光光度法中,光源辐射的待测元素的特征谱线的光， 通过样品蒸气时，被蒸气中待测元素的（ ）吸收。 A .分子 B. 离子 C. 基态原子 D. 激发态原子D C 4在原子吸收光谱分析中，被测元素的相对原子质量越小，温度越高，则热变宽将会 ( )。A 越严重 B 越不严重 C 基本不变 D 与相对原子质量无关 5在原子吸收分光光度法中,光源的作用是（ ）。A 产生250760nm的连续光谱 B 发射原子吸收所需的足够尖锐的共振线C 产生200350nm的连续光谱 D 发射线状光谱A B B B 6.原子化器的作用是（