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文档简介
第8章原子吸收光谱法
HarbinEngineeringUniversity8.1原子吸收光谱分析概述
8.2原子吸收光谱分析的基本原理8.3原子吸收光谱仪8.4实验条件的选择
8.5定量分析方法与评价
8.6原子吸收光谱法的应用HarbinEngineeringUniversity本章教学基本要求
了解原子吸收光谱仪的结构、流程及类型。掌握原子吸收光谱仪的主要部件及其作用。掌握原子吸收光谱法的基本原理与特点,吸收峰形状及其特征参数,吸收峰变宽的原因,峰值吸收系数与吸收系数。掌握测定条件的选择依据,干扰的类型与抑制方法。掌握定量的依据及定量分析方法。熟悉原子吸收光谱分析法的应用范围。原子吸收光谱分析示意图
§8.1原子吸收光谱法(AAS)概述原子吸收分光光度计§8.1原子吸收光谱法(AAS)概述
原子吸收光谱分析又称原子吸收分光光度分析。这种分析方法是基于物质中待测元素的原子蒸气对特定谱线(通常是待测元素的特征谱线)的吸收作用来测定试样中该元素含量的一种方法.
1802年,伍朗斯顿(W.H.Wollaston)在研究太阳连续光谱时,发现了太阳连续光谱中出现了暗线。
1817年,福兰霍夫(J.Frauhofer)在研究太阳连续光谱时,再次发现了这些暗线,由于当时尚不了解产生这些暗线的原因,就将这些暗线称为Frauhofer线。
1860年本生和克希荷夫在研究碱金属和碱土金属的火焰光谱时,发现了钠蒸气发出的光通过比其温度低的钠蒸气时,会引起钠谱线的吸收,并根据钠发射线与暗线在光谱中位置相同(波长相同)这一事实,证明太阳连续光谱中的暗线,正是太阳大气圈中的钠原子蒸气对太阳光谱中的钠辐射吸收的结果。
原子吸收光谱法作为一种分析方法是从1955年开始的。澳大利亚物理学家瓦尔西(A.Walsh)发表了著名论文“原子吸收光谱在化学分析中的应用”,奠定了原子吸收光谱分析法的理论基础。
1961年里沃夫(B.B.JIbBOB)发表了非火焰原子吸收法的研究论文,此法的绝对灵敏度可达到10-12~10-14g。使原子吸收光谱法又向前发展了一步。
1965年威尔斯(J.B.Willis)将氧化亚氮—乙炔火焰成功地用于火焰原子吸收光谱法中,大大地扩大了这一方法所能测定元素的范围,使之能测定的元素达到70个之多。特点:(1)灵敏度高检出限低:火焰原子吸收法
10-9g·mL-1~10-12
g·mL-1
非火焰原子吸收法
10-12g·mL-1~10-14g·mL-1;(2)准确度高,1%~5%;(3)选择性高,一般情况下共存元素不干扰;(4)分析速度快(5)应用广,可测定70多个元素。局限性:
难熔元素、非金属测定困难、不能同时测多元素。8.2.1
共振线与吸收线1.原子的能级与跃迁基态第一激发态,吸收一定频率的辐射能量。产生共振吸收线(简称共振线)
吸收光谱第一激发态基态,发射出一定频率的辐射。产生共振发射线(也简称共振线)
发射光谱§8.2原子吸收光谱分析的基本原理
2.元素的特征谱线
(1)各种元素的原子结构和外层电子排布不同,
基态第一激发态:跃迁吸收能量不同—具有特征性。(2)各种元素的基态第一激发态
最易发生,吸收最强,最灵敏线。特征谱线。(3)利用特征谱线可以进行定量分析。8.2.2基态原子数与温度的关系
原子吸收光谱是利用待测元素的原子蒸气中基态原子对共振线吸收之间的关系来测定的。需要考虑原子化过程中,原子蒸气中基态原子与待测元素原子总数之间的定量关系。
统计热力学平衡时:
上式中gj和g0分别为激发态和基态的统计权重,激发态原子数Nj与基态原子数N0之比较小,<1%。可以用基态原子数代表待测元素的原子总数。公式右边除温度T外,都是常数。T
一定,比值一定。几种元素共振线的Nj
/N0值
8.2.3原子吸收谱线的轮廓及其变宽
原子结构较分子结构简单,理论上应产生线状光谱吸收线。
实际上用特征吸收频率左右范围的辐射光照射时,获得一峰形吸收(具有一定宽度)。
由:透射光强度Iv和吸收系数Kv与辐射频率有关。1.吸收峰形状2.吸收峰表征表征吸收线轮廓(峰)的参数:
(1)中心频率0(峰值频率):
最大吸收系数对应的频率或波长;
λ(nm)
(2)半宽度Δυ:是指吸收系数等于极大值的一半(K0/2)处吸收线轮廓上两点间频率(或波长)差,称之为吸收线的半宽度,用Δυa(或Δλa)表示。其数量级约10-3~10-2nm。3.吸收峰变宽原因吸收线的总宽度(1)自然宽度(naturalwidth)ΔυN
在无外界条件影响下,谱线仍有一定的宽度,这种宽度称为谱线的自然宽度,以ΔυN表示。从量子力学的观点来看,它与原子发生能级间跃迁时,激发态原子的有限寿命有关。不同谱线有不同的自然宽度,在多数情况下,ΔυN约相当于10-5nm数量级(2)多普勒变宽(Dopplerbroadening)ΔυD
多普勒变宽是由于原子在空间作无规则热运动所导致的,又称热变宽。多普勒变宽与①元素的相对原子质量,
ΔυD∝M-1/2;②温度;
ΔυD∝T1/2;③谱线的频率有关。
ΔυD可达1×10-3~5×10-3nm,是原子吸收谱线变宽的主要因素。(3)压力变宽压力变宽是吸光原子与蒸气中粒子间相互碰撞引起的能级微小变化,使发射线的频率改变而导致的谱线变宽。根据与之碰撞的粒子不同,压力变宽又分为:劳伦兹(Lorentz)变宽赫鲁兹马克(Holtsmark)变宽。①劳伦兹(Lorentz)变宽ΔυL
劳伦兹变宽是指吸收原子和其它粒子(如待测元素的原子与火焰气体粒子)碰撞而产生的变宽。它是压力变宽的主要部分,其宽度可由下式表示
劳伦兹变宽随外界气体压力的增加而增大,也随外界气体性质的不同而不同。在通常原子吸收光谱法测量的条件下,劳伦兹变宽与多普勒变宽具有相同的数量。②赫鲁兹马克变宽(ΔυR)
是由同种待测原子相互碰撞引起的谱线变宽,又称共振变宽,只有在被测元素浓度较高时才有影响。随着待测元素浓度增大而增大,随着谱线变宽,吸收值相应地减少,导致工作曲线向浓度轴弯曲。在通常的条件下,压力变宽起重要作用的主要是劳伦兹变宽。
除上述讨论的因素外,影响谱线变宽的还有其他一些因素,例如:场致变宽(强电场和磁场引致变宽)自吸效应等
但在通常的原子吸收分析的实验条件下,吸收线的轮廓主要受多普勒和劳伦兹变宽的影响。
多普勒变宽和劳伦兹变宽(10-4nm)
8.2.4定量基础
若将不同频率的光(强度Io)通过厚度为l的原子蒸气,有一部分光将被原子蒸气所吸收,一部分光透过原子蒸气(如图所示)。其透过光的强度Iυ与原子蒸气的厚度了l(即火焰的宽度)有关。1.积分吸收
如使用连续光源,经分光后,光谱通带0.2nm。而原子吸收线的半宽度:10-3nm。如图所示:
若用一般光源照射时,吸收光的强度变化仅为0.5%。灵敏度极差。若将原子蒸气吸收的全部能量,即谱线下所围面积测量出(积分吸收)。则是一种绝对测量方法,现在的分光装置无法实现。
根据经典的色散理论,积分吸收与基态原子数目的关系为:
上式表明,积分吸收与单位体积原子蒸气中的基态原子数呈简单的线性关系,它是原子吸收光谱分析的理论基础。如果能测得积分吸收值,即可计算出待测元素的原子密度,而使原子吸收光谱法成为一种绝对的测量方法,不需与标准对照。
但是由于原子吸收线的半宽度很小,要测量这样一条半宽度(10-3nm)很小的吸收线的积分吸收值,就需要有分辨率高达五十万的单色器,这在目前的技术情况下还难以做到。
1955年,瓦尔西(A.Walsh)提出的采用锐线光源测量谱线峰值吸收的办法来加以解决积分吸收值不能测量。2.峰值吸收
在原子吸收分析中需要使用锐线光源
何为锐线光源?(1)光源的发射线与吸收线的υ0一致。(2)发射线的Δυe小于吸收线的Δυa。
空心阴极灯:可发射锐线光源。峰值吸收测量示意图
f振子强度,常数。峰值吸收系数:当使用锐线光源时,可用K0代替Kv,则:
A=K'
N0
l;
N0∝N∝c(N0激发态原子数,N基态原子数,c待测元素浓度)
所以:A=lg(IO/I)=K'c
原子吸收仪器(1)8.3原子吸收光谱仪原子吸收仪器(2)原子吸收仪器(3)原子吸收仪器(4)原子吸收光谱仪8.3.1原子吸收光谱仪主要部件及作用
原子吸收分光光度计与紫外可见分光光度计在仪器结构上的不同点:(1)采用锐线光源。(2)分光系统在火焰与检测器之间。
1.光源作用:
提供待测元素的特征光谱。获得较高的灵敏度和准确度。光源应满足如下要求;①能发射待测元素的共振线;②能发射锐线;③辐射光强度大,稳定性好。(1)空心阴极灯
结构图
空心阴极灯的原理
施加适当电压时,电子将从空心阴极内壁流向阳极。与充入的惰性气体碰撞而使之电离,产生正电荷,其在电场作用下,向阴极内壁猛烈轰击。
使阴极表面的金属原子溅射出来,溅射出来的金属原子再与电子、惰性气体原子及离子发生撞碰而被激发,于是阴极内辉光中便出现了阴极物质和内充惰性气体的光谱。空心阴极灯
用不同待测元素作阴极材料,可制成相应空心阴极灯。空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。工作时保持工作电流稳定,工作电流太大,灯寿命短。
优缺点:(1)辐射光强度大,稳定,谱线窄,灯容易更换。(2)每测一种元素需更换相应的灯。2.原子化系统作用
将试样中待测元素转变成原子蒸气。原子化方法
火焰法无火焰法—电热高温石墨管,激光。(1)火焰原子化装置—雾化器和燃烧器雾化器结构如图所示:主要缺点:雾化效率低。雾化器结构(动画)
火焰
试样雾滴在火焰中,经蒸发,干燥,离解(还原)等过程产生大量基态原子。
火焰温度的选择:
(a)保证待测元素充分离解为基态原子的前提下,尽量采用低温火焰;
(b)火焰温度越高,产生的热激发态原子越多;(c)火焰温度取决于燃气与助燃气类型,常用空气—乙炔,最高温度2600K能测35种元素。
火焰类型:化学计量火焰(中性火焰):
温度高,干扰少,稳定,背景低,常用。
富燃火焰:还原性火焰,燃烧不完全,测定较易形成难熔氧化物的元素Mo、Cr稀土等。
贫燃火焰:火焰温度低,氧化性气氛,适用于碱金属测定。常用火焰的温度及性质
(2)石墨炉原子化装置结构:
外气路中Ar气体沿石墨管外壁流动,冷却保护石墨管;内气路中Ar气体由管两端流向管中心,从中心孔流出,用来保护原子不被氧化,同时排除干燥和灰化过程中产生的蒸汽。
原子化过程:
四个阶段,干燥、灰化(去除基体)、原子化、净化(去除残渣),待测元素在高温下生成基态原子。
①干燥的目的是在低温(通常为100℃左右)下蒸发去除试样的溶剂,以免溶剂的存在导致灰化和原子化过程的飞溅,干燥的温度和时间应通过实验来确定;
②灰化的作用是在较高温度(350~1200℃)下进一不去除有机物或低沸点无机物,以减少基体组分对待测元素的干扰,灰化时间通常为10s左右;
③原子化温度因元素不同而异,对某一特定的元素,原子化的温度又因试样的种类而不同,原子化温度一般在2000~3000℃左右,原子化温度和时间的确定,应以确保待测元素完全蒸发且原子化为前提.
过高的原子化温度,过长的原子化时间都会使石墨管的寿命缩短过低的原子化温度,过短的原子化时间也会使灵敏度降低.
④净化的作用是将温度升至最大允许值,以去除残余物,消除由此产生的记忆效应。
优缺点优点:原子化程度高,试样用量少(1~100µL),可测固体及粘稠试样,灵敏度高,检测限10-12g/L。缺点:精密度差,测定速度慢,操作不够简便,装置复杂。表火焰原子化法和无火焰原子化法的比较
(3)其他原子化法
对于砷、锑、硒、汞以及其它一些较特殊的元素,可以利用某些化学反应来实现原子化。氢化物原子化装置氢化物原子化法是低温原子化法的一种。主要用来测定As、Sb、Bi、Sn等元素。这些元素在酸性介质中与强还原剂硼氢化钠反应生成氢化物。以As为例,其反应如下:
将氢化物送入原子化系统进行测定。因此氢化物原子化法由于分为氢化物发生器原子化装置两部分。氢化物原子化法与火焰原子化的特征浓度比较
冷原子化装置冷原子化装置主要用来测定金属汞元素,将试液中汞离子用SnCl2或盐酸羟胺还原为金属汞,然后用空气流将汞蒸气带入具有石英窗的气体吸收管中进行原子吸收测量。本法的灵敏度和准确度都较高(可检出0.01µg的汞),是测定痕量汞的好方法。
HgCl2+SnCl2(过量)→2Hg(l)+SnCl4
3.单色器(1)作用将待测元素的共振线与邻近线分开。(2)组件色散元件(棱镜、光栅),凹凸镜、狭缝等。(3)单色器性能参数
①线色散率(D):两条谱线间的距离与波长差的比值ΔX/Δλ。实际工作中常用其倒数Δλ/ΔX
②分辨率:仪器分开相邻两条谱线的能力。用该两条谱线的平均波长与其波长差的比值λ/Δλ表示。
③通带宽度(W):指通过单色器出射狭缝的谱带宽度。当线色散率(D)一定时,可通过选择狭缝宽度(S)来确定:W=D
S
W为单色器的通带宽度(mm);D为光栅线色散率倒数(nm/mm);S为狭缝宽度(mm)4.检测系统
由检测器、放大器、对数变换器、显示记录装置组成。
1.检测器---将单色器分出的光信号转变成电信号。
如:光电倍增管
2.放大器---将光电倍增管输出的较弱信号,经电子线路进一步放大。
3.显示、记录K.光敏阴极1-4倍增阴极A.阳极R,R1—R4负载电阻
8.3.2原子吸收光谱仪的类型双光束型光学系统示意图
单光束原子吸收仪示意图
8.4.1试样的预处理与制样
1.试样制备
过筛、脱壳、粉碎、溶解、分离、纯化和浓缩等。如果样品为溶液,可直接用于分析或经稀释后在进行分析。2.试样消解
消解方法有碱熔法、燃烧法、干灰化法、湿消解法和微波消解法等,可以根据样品的类型和待测元素的性质来选择消解方法。3.分离和富集
分离富集:沉淀、萃取、离子交换、吸附、浮选、电解等。8.4实验条件的选择1.分析线的选择
通常选择待测元素的共振线作分析线,使测定具有较高的灵敏度。但并不是在任何情况都是如此,
例如:
As(193.7nm)Se(196.0nm)Hg(253.7nm)等元素的共振线处于远紫外区,火焰成分在这个区域具有强烈吸收,因而不宜选择这些元素的共振线作分析线。8.4.2测定条件的选择
在分析较高浓度的试样时,有时宁愿选择灵敏度较低的谱线以便得到适度的吸收值。
2.通带(调节狭缝宽度)
狭缝宽度的选择与一系列因素有关:首先与单色器的分辨能力有关。当单色器的分辨能力大时,可以使用较宽的狭缝。在光源辐射较弱或共振线吸收较弱时,必须使用较宽的狭缝。但是当火焰背景发射很强,在吸收线附近有干扰谱线与非吸收线存在时,就应使用较窄的狭缝。
合适的狭缝宽度同样通过实验来确定,选择狭缝宽度的大致原则是不至于引起吸光度减小的最宽狭缝。
3.空心阴极灯电流
在保证有稳定和足够的辐射光通量的情况下,尽量选较低的电流。灯电流的选择可通过实验确定:在不同灯电流下测定一个标准溶液的吸光度,绘制灯电流与吸光度的关系曲线,然后进行选择。值得注意的是在保证稳定和合适光输出的条件下,应尽量使用较低的工作电流。4.火焰:依据不同试样元素选择不同火焰类型5.燃烧器高度
调节观测高度(燃烧器高度),可使元素通过自由原子浓度最大的火焰区,灵敏度高,观测稳定性好。
在原子吸收光谱法中,干扰是较小的,并易于克服,这是由方法本身的特点所决定的。在原子吸收分光光度计中,使用的是锐线光源,应用的是共振吸收线,吸收线的数目要比发射线的数目少得多,谱线相互重叠的几率较小,这就是光谱干扰小的重要原因。8.4.3
干扰及其消除
原子吸收跃迁的起始态是基态,基态的原子数目,正如前述,受温度波动影响很小,除了易电离元素的电离效应外,一般来说基态原子数目近似等于总原子数,这是原子吸收光谱法干扰较小的另一个基本原因。1.光谱干扰光谱干扰主要来自光源和原子化器,有时也与共存元素有关。(1)与光源有关的光谱干扰光源在单色器的光谱通带内存在与分析线相邻的其它谱线,可能有下述两种情况:
①与分析线相邻的是待测元素的谱线。这种情况常见于多谱线元素(如Fe、Co、Ni等)。下图是镍空心阴极灯的发射光谱。可见在镍的分析线232.0nm附近还有多条镍的发射线。干扰:光谱干扰,物理干扰,化学干扰
镍空心阴极灯的光谱狭缝宽度对工作曲线的影响
由于这些谱线不被镍原子蒸气所吸收,但同样进入检测器,故导致测定灵敏度下降,工作曲线弯曲。借助减小狭缝宽度可改善和消除这种干扰②与分析线相邻的是非待测元素的谱线。
如果此谱线是该元素的非吸收线,其吸收情况如图所示。同样使待测元素的灵敏度下降,工作曲线弯曲。如果此谱线是非待测元素的吸收线,而当试样又含有此元素时,将产生“假吸收”。这种干扰主要是由于空心阴极灯的阴极材料不纯等(2)光谱线重叠干扰
在原子吸收分析中谱线重叠的几率是较小的。但个别仍有可能产生谱线重叠而引起干扰,谱线重叠是光谱干扰的又一形式。例如测定元素Hg时,Hg的共振线是253.652nm,试样中存在Co时,Co的吸收线是253.649nm,与Hg的共振线重叠,而干扰Hg的测定。(3)与原子化器有关的光谱干扰
这类干扰主要来自原子化器的发射和背景吸收。①原子化器的发射
来自火焰本身或原子蒸气中待测元素的发射。当仪器采用调制方式进行工作时,这一影响可得到减免。但有时会增加信号的躁声,此时可适当增加灯电流,提高光源发射强度来改善信噪比。②背景吸收(分子吸收)背景吸收是来源于原子化器(火焰或无火焰)的一种光谱干扰。它是由气态分子对光的吸收以及高浓度的盐类的固体微粒对光的散射所引起的。它是一种宽频带吸收。是有选择性干扰。这种干扰主要是下面的三种情况:
ⅰ.火焰成分对光的吸收
波长愈短,火焰成分的吸收愈严重。这是由于火焰中OH、CH、CO等分子或基团吸收光源辐射的结果。这种干扰对分析结果的影响不大,一般可通过零点的调节来消除,但影响信号的稳定性。ⅱ.金属的卤化物、氧化物、氢氧化物以及部分硫酸盐和磷酸盐分子对光的吸收
在低温火焰中,它们的影响较明显,例如碱金属的卤化物在紫外的大部分波段均有吸收。但在高温火焰中,由于分子分解而变得不明显。碱土金属的氧化物和氢氧化物分子在它们发射光谱的同一光谱区中呈现明显的吸收。HarbinEngineeringUniversity图5.26钠化合物的分子吸收
1.N2O-C2H2焰(N2O7L.min-1,C2H26L.min-1)2.Ar-H2焰(Ar8.6L.min-1,H220L.min-1)3.空气—H2焰(空气10L.min-1,H228Lmin-1)4.空气-C2H2焰(空气10L.min-1,C2H22.3L.min-1)
ⅲ.固体微粒对光的散射
当进行低含量或痕量组分分析时,大量的基体成分进入原子化器,这些基体成分在原子化过程中形成烟雾或固体微粒在光路中阻挡光束而发生散射现象,此时将产生“假吸收”使测定结果偏高。
背景吸收(分子吸收)主要由于在原子化器中形成了分子或较大的质点,因此除了待测元素吸收共振线外,火焰中这些分子和固体微粒对光吸收或散射,引起了部分共振发射线的损失而产生误差。
背景吸收一般是随波长的减小而增大,同时随基体元素浓度的增加而增大,并与火焰条件有关。此外无火焰原子化器较之火焰原子化器具有严重的背景吸收。因此在测定时必须予以校正。校正背景吸收方法:
①邻近线校正法:因为背景吸收是宽带吸收,可以测量与分析线邻近的非吸收线的吸收(即背景吸收),再从分析线的总吸收中扣除非吸收线的吸收。②用与试样溶液有相似组成的标准溶液来校正。③用分离基体的办法来消除影响
目前商品仪器都附有所谓氘灯背景校正装置和塞曼效应(Zeemaneffect)背景较正法,
2.物理干扰(基体效应)
试样在转移、蒸发过程中物理因素变化引起的干扰效应,这类干扰是非选择性的。主要影响试样喷入火焰的速度、雾化效率、雾滴大小等。
①试样的粘度,它影响试样喷入火焰的速度;②试样溶液的表面张力,它影响雾滴的大小及分布;③溶剂的蒸气压,它影响蒸发速度及凝聚损失;④助燃气的压力,它影响喷入试样量的大小,等等。可通过控制试液与标准溶液的组成尽量一致的方法来消除。3.化学干扰
指待测元素与其它组分之间的化学作用所引起的干扰效应。主要影响到待测元素的原子化效率,是主要干扰源。(1)化学干扰的类型
①待测元素与其共存物质作用生成难挥发的化合物,致使参与吸收的基态原子减少。
a、钴、硅、硼、钛、铍在火焰中易生成难熔化合物
b、硫酸盐、硅酸盐与铝生成难挥发物。
②待测离子发生电离反应,生成离子,不产生吸收,总吸收强度减弱,电离电位≤6eV的元素易发生电离,火焰温度越高,干扰越严重,(如碱及碱土元素)。
(2)化学干扰的抑制
通过在标准溶液和试液中加入某种化学试剂来抑制或减少化学干扰:①释放剂—与干扰元素生成更稳定化合物使待测元素释放出来。例:锶和镧可有效消除磷酸根对钙的干扰。②保护剂—与待测元素形成稳定的络合物,防止干扰物质与其作用。例:加入EDTA生成EDTA-Ca2+,避免磷酸根与钙作用。③饱和剂
加入足够的干扰元素,使干扰趋于稳定。
例:用N2O—C2H2火焰测钛时,在试样和标准溶液中加入300mg·L-1以上的铝盐,使铝对钛的干扰趋于稳定。④电离缓冲剂—加入大量易电离的一种缓冲剂以抑制待测元素的电离。
例:加入足量的铯盐,抑制K、Na的电离。8.5定量分析方法与评价8.5.1定量分析方法
1.标准曲线法
高浓度时,标准曲线易发生弯曲,压力变宽影响所致。
在使用标准曲线法时要注意以下几点:
1.所配制的标准溶液浓度应尽量落在标准曲线的直线范围内。2.标准溶液与试样溶液组成尽可能一致。3.在整个分析过程中,所有的操作条件保持一致。4.应扣除空白值(不含待测组分,其他组分完全相同,所测得结果称空白值)。5.由于喷雾效率和火焰状态经常波动,石墨炉操作条件的改变,都会使标准曲线的斜率也随之改变,因此每次测定前应用标准溶液对工作曲线进行检查和校正。2.标准加入法
一般来说,待测试样的确切组成是不完全确知的,这就为配制与待测试样组成相似的标准溶液带来困难。即使是试样的确切组成是已知的,但其组成非常复杂,配制与待测试样组成相似的标准溶液也非常困难。若待测试样的量足够的话,可应用标准加入法克服这一困难。
操作原理:取相同体积的试样溶液两份,分别移入两个相同体积的容量瓶A及B中,另取一定量的标准溶液加入B中,然后将两份溶液稀释至刻度,测出A及B两溶液的吸光度。对A溶液
Ax=kcx对B溶液
A0=k(cx+c0)由上两式得
在实际测定中,都采用作图法:取若干份(至少4份)体积相同的试样溶液,从第二份开始分别按比例加入不同量的待测元素的标准溶液,然后用溶剂稀释至一定体积.
取若干份体积相同的试液(cX),依次按比例加入不同量的待测物的标准溶液(cO),浓度:cX,cX+cO,cX+2cO,cX+3cO
,cX+4cO……
A
AX,A1,A2,A3,A4……。
以A对浓度c
做图得一直线,图中cX点即待测溶液浓度。
使用标准加入法应注意以下几点:
(1)待测元素的浓度与其对应的吸光度值应在直线范围内。(2)为了得到较为准确(的外推结果,至少应采用4个点来作外推曲线,并且第一份加入的标准溶液与试样溶液的浓度大致相当,即c0≈cx
。
(3)对于斜率太小的曲线(灵敏度低),容易引起较大的误差。标准加入法只能消除物理干扰(基体效应)和某些化学干扰,但不能消除背景吸收(分子吸收)带来的影响。这是因为相同的信号,既加到试样测定值上也加到了增量后的试样测定值
3.内标法
在标准溶液和试样溶液中分别加入一定量的试样中不存在的内标元素,同时测定这两种元素的吸收度,并以吸光度的比值对待测元素含量绘制标准曲线。根据试液中待测元素和内标元素的吸光度比值,从标准曲线中求得试样中待测元素的浓度。
内标元素的选择:与待测元素在原子化过程中应具有相似的化学性质和火焰特性。
优点:可以消除在原子化过程中由于实验条件的变化所引起的误差,提高了测定的精密度和准确度。
内标法只适用于双通道原子吸收光谱仪。
8.5.2分析方法评价1.灵敏度及特征浓度
(1)灵敏度(S):指在一定浓度时,测定值(吸光度)的增量(dA)与相应的待测元素浓度(或质量)的增量(dc或dm)的比值:
(2)特征浓度:在火焰原子化法,常用特征浓度来表征灵敏度。所谓特征浓度是指能产生1%吸收或0.0044吸光度值时溶液中待测元素的浓度(µg.mL-1/1%)。ρ0为特征浓度(µg.mL-1/1%)ρ
为试样浓度(µg.mL-1)A为试样的吸光度(3)特征质量:在石墨炉原子化法中,常用特征质量来表征灵敏度。所谓特征质量是指能产生1%吸收或0.0044吸光度值时溶液中待测元素的含量(g/1%)。
m0为特征质量(g/1%)
ρ
为试样浓度(g.mL-1)V为试样体积(mL)2.检出限
检出限是指能被仪器检测出的待测元素的最低浓度或最小质量。一般是指能给出3倍噪声信号的标准偏差读数时,待测元素的相应浓度或质量。火焰原子化法:石墨炉原子化法:单位:µg.mL-1单位:µgσ为噪声的标准偏差,是对空白溶液或接近空白的标准溶液进行至少十次连续测定,由所得的吸光度求算其标准偏差而得
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