第十二章原子吸收分光光法演示文稿

第十二章原子吸收分光光度法演示文稿现在是1页\一共有51页\编辑于星期五优选第十二章原子吸收分光光度法现在是2页\一共有51页\编辑于星期五

第一节基本原理

原子吸收分光光度法又称为原子吸收光谱分析法。它是基于元素所以产生的原子蒸气对同种元素所发射的特征谱线的吸收作用来测定元素含量的一种分析方法。由于它在仪器结构及操作上与紫外可见分光光度法有许多相似之处，故常称为原子吸收分光光度法。现在是3页\一共有51页\编辑于星期五

第一节基本原理

原子吸收分光光度法与紫外可见分光光度法都是基于物质对紫外可见光的吸收作用而建立的分析方法，同属吸收光谱法的范围，但其差别在于：紫外可见分光光度法是研究溶液中的分子或离子对光的吸收，分子吸收谱带较宽是带状光谱；原子吸收分光光度法中吸收光幅射的是气态基态原子，原子吸收谱线较窄是线状光谱。

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第一节基本原理

表12-1原子吸收分光光度法与紫外可见分光光度法的比较

方法异同紫外-可见分光光度法原子吸收分光光度法相似之处分类均属吸收光谱工作波段190~900nm仪器组成光源、单色器、吸收池、检测器不同之处吸收机理分子吸收带状光谱原子吸收线状光谱光源连续光源（钨灯，氘灯）锐线光源（空心阴极灯）仪器排布光源-单色器-吸收池-检测器光源-原子化器-单色器-检测器现在是5页\一共有51页\编辑于星期五

第一节基本原理1.灵敏度高用火焰原子化器时，对大多数金属元素可测到10-6g/ml；用非火焰原子化器时，一般可达到10-9～10-13g/ml。2.选择性好不同元素由于其吸收的谱线不同，元素间干扰很小且较易克服，对大多数试样可不经分离直接测定。原子吸收分光光度法的特点如下：现在是6页\一共有51页\编辑于星期五

第一节基本原理

3.准确度较高一般情况下，火焰原子吸收法的相对误差约1%。石墨炉原子吸收法的相对误差约3%～5%。

4.操作简单、分析速度快、应用范围广仪器操作简便，测定速度快且重现性较好，不仅可作痕量分析，也可作常量分析，既可测定金属也可用间接原子吸收法测定非金属和有机化合物，可测定元素达到70多种。

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第一节基本原理一、共振线和吸收线原子吸收光谱的基础是测量气态基态原子对共振辐射的吸收。在一般情况下，原子处于能量最低状态（最稳定态），称为基态（E0）。在高温火焰中，气态基态原子由于吸收外界能量，其最外层电子被激发，可跃迁到较高的不同能级上，这时原子的状态称为激发态。

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第一节基本原理

处于激发态的电子很不稳定，一般在极短的时间内又可能跃回到低能级呈基态，此时，被激发的电子会辐射出一定频率的光子，该辐射光子的频率与其基态电子跃迁到激发态时所吸收辐射光子的频率相同，各种元素的原子结构和外层电子排布不同，不同元素的原子从基态跃迁至激发态(或由激发态跃迁返回基态)时，吸收(或发射)的能量不同，因而各种元素的共振线不同而各有其特征性，是元素的特征谱线。现在是9页\一共有51页\编辑于星期五

第一节基本原理共振发射线：原子外层电子由第一激发态直接跃迁至基态所辐射的谱线称为共振发射线。共振吸收线：原子外层电子从基态跃迁至第一激发态所吸收的一定波长的谱线称为共振吸收线；共振发射线和共振吸收线都简称为共振线。

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第一节基本原理

原子吸收一定频率的辐射后从基态到第一激发态的跃迁最容易发生，吸收最强。对大多数元素来说，共振线（特征谱线）是元素所有原子吸收谱线中最灵敏的谱线。因此，在原子吸收光谱分析中，常用元素最灵敏的第一共振吸收线作为分析线。现在是11页\一共有51页\编辑于星期五

第一节基本原理

二、定量分析基础每个元素的原子不仅可以发射一系列特征谱线，而且也可以吸收与发射波长相同的特征谱线。当光源发射的某一特征波长的光通过原子蒸气时，原子中的外层电子将选择性地吸收其同种元素所发射的特征谱线。现在是12页\一共有51页\编辑于星期五

第一节基本原理

在一定条件下，入射光被吸收而减弱的程度与样品中待测元素的含量呈正相关，原子蒸气对入射光吸收的程度符合朗伯-比尔定律。即：现在是13页\一共有51页\编辑于星期五

第一节基本原理

在原子吸收分光光度法中，通过采用火焰使试样蒸发产生原子蒸气。通常情况下，火焰中激发态的原子数和离子数可以忽略不计，可以用蒸气中的基态原子数目代替吸收辐射的原子总数，与试样中被测元素的浓度成正比。现在是14页\一共有51页\编辑于星期五

第一节基本原理

因此在一定的浓度范围和一定的火焰宽度下，有：

它表示在一定实验条件下，通过测定基态原子的吸光度(A)，就可求得试样中待测元素的浓度(A)。此式是原子吸收分光光度法的定量分析基础。

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第二节原子吸收分光光度计

一、原子吸收分光光度计的主要部件原子吸收分光光度计主要由光源、原子化器、分光系统和检测系统等四大部分组成。现在是16页\一共有51页\编辑于星期五

第二节原子吸收分光光度计

1.光源：光源的作用是发射出被测元素的特征谱线，目前应用最广泛的是空心阴极灯，其它还有蒸气放电灯、高频无极放电灯等。

空心阴极灯是由玻璃管制成的封闭着低压气体的放电管。其发射的光谱主要是阴极元素的光谱，因此用不同的待测元素作为阴极材料可以制成各种待测元素的空心阴极灯。

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第二节原子吸收分光光度计

空心阴极灯的光强度与灯的工作电流有关，灯电流过小，放电不稳定，光强输出小；灯电流过大，造成被气体离子激发的金属原子数增多，使发射线明显变宽，导致灵敏度下降，灯寿命缩短。通常以空心阴极灯上标注的最大工作电流（约5～10mA）的40％～60％为宜。空心阴极灯在使用前必须经过10～15分钟时间的预热，以使灯的发射强度达到稳定，从而得到较好的灵敏度和精确度。

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第二节原子吸收分光光度计

2.原子化系统：原子化系统的功能是提供能量，使试样干燥、蒸发和原子化。入射光束在这里被基态原子吸收，因此也可把它视为“吸收池”。由于样品的原子化是原子吸收分光光度法的关键，直接影响元素测定的灵敏度、准确度和测定的重复性，所以原子化系统是原子吸收分光光度计中的重要部件。

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第二节原子吸收分光光度计

原子吸收分光光度计的主要部件有哪些？各部分的主要作用是什么？

课堂活动现在是20页\一共有51页\编辑于星期五

第二节原子吸收分光光度计

原子化的方法可分为火焰原子化法和非火焰原子化法。其中前者应用较普遍。1．火焰原子化器火焰原子化器是通过可燃性气体燃烧的高温使试样发生解离、被测元素原子化的装置。可分为全消耗型和预混合型两类。

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第二节原子吸收分光光度计

全消耗型原子化器是将试液直接喷入火焰内，结构简单，常用于试样溶剂具有可燃性的样品分析。

预混合型原子化器由雾化器，雾化室和燃烧器三部分构成。它是将试液经雾化器雾化后在雾化室与燃料气混合，然后在燃烧器上燃烧，使细雾被火焰蒸发并热分解成蒸气状态的基态原子。

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第二节原子吸收分光光度计

火焰是原子蒸气吸收光的介质，分析不同的元素，需要不同的火焰温度。火焰的温度取决于所用的燃料及助燃气体的种类和混合比。在原子吸收分光光度法中，要求火焰的温度能够使被测元素的化合物离解成原子，最常用的火焰是空气－乙炔火焰，最高温度2600K，能测30多种元素。现在是23页\一共有51页\编辑于星期五

第二节原子吸收分光光度计

2．非火焰原子化器目前广泛应用的非火焰原子化器是石墨炉原子化器。石墨炉原子化法的过程是将试样注入石墨管中间位置，用大电流通过石墨管以产生高达2000~3000℃的高温使试样经过干燥、蒸发和原子化。现在是24页\一共有51页\编辑于星期五

第二节原子吸收分光光度计

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第二节原子吸收分光光度计

其特点有：①原子化效率高，几乎可达到100%；②试样用量少，固体几毫克，液体几微升；③可直接分析悬浮液、乳状液、粘稠的液体及固体试样；④操作在封闭体系中进行，适合于有毒物质分析。

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第二节原子吸收分光光度计

非火焰原子化器与火焰原子化器相比灵敏度高但精密度差，重现性差，干扰较大，测定速度慢，操作不够简便，装置复杂。现在是27页\一共有51页\编辑于星期五

第二节原子吸收分光光度计

3.分光系统：原子吸收分光光度计的分光系统又称单色器。有光珊单色器和棱镜单色器两种。单色器的作用是将被测元素的共振线与其它谱线分开。单色器位于原子化器之后。

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第二节原子吸收分光光度计

4.检测系统：检测系统主要由检测器、放大器、对数变换器和显示器组成。(1)检测器---将单色器分出的光信号转变成电信号。(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)对数变换器---光强度与吸光度之间的转换。(4)显示器---显示和输出实验结果现在是29页\一共有51页\编辑于星期五

第二节原子吸收分光光度计

二、原子吸收分光光度计的类型从类型上来讲，原子吸收分光光度计可分为单光束原子吸收分光光度计和双光束原子吸收分光光度计。双光束原子吸收分光光度计可以消除由于光源不稳定以及背景吸收而对测定结果造成的影响。另外，为了适应同时测定多种元素的需要，市场上还有多道多检测器原子吸收分光光度计，可同时测定多种元素。

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第二节原子吸收分光光度计

1.单光束原子吸收分光光度计光路系统结构简单，共振线在传播过程中辐射能量损失较少，单色器能获得较大的能量，故灵敏度较高、价格低廉、操作简便，易于维护。为获得稳定的光源辐射，元素灯要充分的预热。现在是31页\一共有51页\编辑于星期五

第二节原子吸收分光光度计

2.

双光束原子分光光度计由切光器将同一光源发出的光切为两束光：一束通过火焰，另一束不通过火焰直接经单色器。光源和检测器的任何变动，都由参比光束得到校正，可消除光源强度变化及检测器灵敏度变动的影响。现在是32页\一共有51页\编辑于星期五

第二节原子吸收分光光度计

3.双波道或多波道原子分光光度计使用两种或多种空心阴极灯，使光辐射同时通过原子蒸气而被吸收，然后再分别引到不同分光和检测系统，测定各元素的吸光度值。此类仪器准确度高，可同时测定两种以上元素。但装置复杂，仪器价格昂贵。现在是33页\一共有51页\编辑于星期五

第二节原子吸收分光光度计

原子吸收分光光度计的类型有哪些?课堂活动现在是34页\一共有51页\编辑于星期五

第三节定量分析方法

原子吸收分光光度法的定量分析方法主要有标准曲线法、标准加入法、内比法等。本章主要介绍的标准曲线法、标准加入法都是以试样中待测元素的浓度与吸光度之间呈线性函数的关系，由标准溶液的浓度换算出样品溶液的浓度。

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第三节定量分析方法

一、标准曲线法标准曲线最重要的是绘制一条标准曲线，它与紫外－可见分光光度法中的标准曲线法类似。在仪器推荐的浓度范围内，制备一组含待测元素的标准溶液，同时以相应试剂制备空白对照溶液。将仪器按规定启动后，依次测定空白对照溶液和各浓度对照品溶液的吸光度A，记录读数。以每一浓度的吸光度读数为纵坐标、相应浓度C为横坐标，绘制标准曲线。现在是36页\一共有51页\编辑于星期五

第三节定量分析方法

在完全相同的条件下，使待测元素的估计浓度在标准曲线浓度范围内，测定吸光度，从标准曲线上查得相应的浓度，计算元素的含量。也可由标准试样数据获得线性方程，将测定试样的吸光度A数据带入计算。现在是37页\一共有51页\编辑于星期五

第三节定量分析方法

当待测元素浓度较高时，标准曲线易发生弯曲，此外一些干扰因素也会导致标准曲线弯曲。为了提高标准曲线法分析数据的精密度和准确度，要求标准溶液的组成应与试样尽可能相近，分析过程中，操作条件应保持恒定，同时应使试液的吸光度值落在标准曲线的线性范围内。

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第三节定量分析方法

二、标准加入法若样品中被测元素成分很少或样品的基体组成复杂，且对测定有明显影响或难以配制与样品组成相似的标准溶液时，可采用标准加入法。现在是39页\一共有51页\编辑于星期五

第三节定量分析方法

取同体积相同的试液（cx）若干份（例如4份），分别置4个同体积的容量瓶中，除(1)号量瓶外，依次按比例加入不同量的待测元素的标准溶液（c0），分别用去离子水稀释至刻度，定容后浓度依次为：cx

，cx+c0

，cx+2c0

，cx+3c0

，制成从零开始递增的一系列溶液。按上述标准曲线法自“将仪器按规定启动后”操作，分别测得吸光度为：Ax，A1，A2，A3，记录读数；

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第三节定量分析方法

将吸光度A与相应的浓度作图，延长此直线至与浓度轴的延长线相交，图中cx点即待测溶液浓度。再以此计算试样中待测元素的含量。如果试样不含被测元素，则曲线通过原点。现在是41页\一共有51页\编辑于星期五

第三节定量分析方法

使用标准加入法应注意以下几点：（1）标准加入法的基础是待测元素浓度与其吸光度成正比，因此待测元素的浓度应在此线性范围内。（2）为了得到较为准确的外推结果，最少应采用4个点来作校准曲线。加入标准溶液的量应适当，以保证曲线的斜率适宜，太大或太小的斜率，会引起较大的误差。现在是42页\一共有51页\编辑于星期五

第三节定量分析方法

（3）此法能消除物理干扰，但不能消除背景吸收的干扰。如存在背景吸收，必须予以扣除，否则将得到偏高的结果。现在是43页\一共有51页\编辑于星期五

第三节定量分析方法原子吸收分光光度法在医学检验中的应用原子吸收分光光度法的特点是简便快速，灵敏度高，干扰小，可分析多种生物试样，如体液、组织、毛发、指甲等。在分析血液中一些常见元素时，1ml的量几乎就能解决问题。对体液中含量较高的K、Na、Ca、Mg、Fe、Cu、Zn等元素，可通过稀释直接用火焰法测定；对试样量少、含量以低的元素，如Ni、Cr、Cd和Co等可用无火焰原子化法加以分析。如在测定血清钙和镁时，可直接在空气－乙炔火焰中分析经1:20至1:50稀释过的样品中。为抑制磷酸根的干扰，在试样和标准溶液中均添加了1%的EDTA溶液、0.5%的镧溶液或0.25%的锶溶液。

化学与医学现在是44页\一共有51页\编辑于星期五

达标测评

一、单项选择题：

1．原子吸收分光光度法适宜于()。

A．元素定性分析B．痕量定量分析

C．常量定量分析D．常量定性分析

E．半定量分析

2．在原子吸收分光光度计中，目前常用的光源是()。

A．火焰B．空心阴极灯C．氙灯

D．交流电弧E．蒸气放电灯现在是45页\一共有51页\编辑于星期五达标测评

3．原子吸收分析中光源的作用是（）

A．供试样蒸发和激发所需的能量B．发射待测元素的特征谱线C．产生紫外线D．产生具有足够浓度的散射光E．在广泛的光谱区域内发射连续光谱

4．在火焰原子化过程中，伴随着产生一系列的化学反应，下列哪些反应是可能发生的（）

A．电离B．化合C．还原D．聚合E．缩合现在是46页\一共有51页\编辑于星期五达标测评

5．在原子吸收分析中，测定元素的灵敏度、准确度在很大程度上取决于（）

A．空心阴极灯B．火焰C．原子化系统

D．分光系统E．检测系统6．原子化器的主要作用是（）。

A．将试样中待测元素转化为基态原子