第十一章原子吸收

第十一章原子吸收第一页，共五十一页，编辑于2023年，星期五第一节基本原理第二节原子吸收分光光度计第三节仪器测量条件的选择第四节定量分析方法第五节干扰及消除方法第六节原子吸收分光光度法的应用第二页，共五十一页，编辑于2023年，星期五

原子吸收分光光度法(AAS)又称原子吸收光谱法，是现代分析化学中一种重要的元素测定方法。

1802年，发现原子吸收现象；1955年，Australia物理学家A.Walsh将该现象应用于分析；20世纪70年代以来得到迅速发展和广泛应用。能测几十种金属元素和一些类金属元素。第三页，共五十一页，编辑于2023年，星期五

光源辐射出待测元素的特征谱线，通过样品的原子蒸气时，被蒸气中的待测元素的基态原子所吸收，测量基态原子对特征谱线的吸收程度，进行定量分析。AAS原理：

物质的气态基态原子对同种原子发射的特征辐射产生吸收的现象。第四页，共五十一页，编辑于2023年，星期五AAS特点：1）灵敏度高：火焰原子法，10-6

级，有时可达

10-9级；石墨炉可达10-9～10-14级。2）准确度高：火焰法误差1%～2％

石墨炉法3%～5％。3）干扰小，选择性极好；4）操作简便、分析速度快5）试样用量少6）测定范围广，可测70种元素。第五页，共五十一页，编辑于2023年，星期五1、原子吸收线的产生当一束光辐射照射处于基态的气态原子（原子蒸气）时，基态原子会选择性地吸收一定波长的光，使原子跃迁到相应的激发态，被吸收了的光线就是原子的吸收线。M(g)hv

第一节基本原理

一、共振发射线与吸收线第六页，共五十一页，编辑于2023年，星期五共振吸收线：原子外层电子从基态跃迁至第一激发态所产生的吸收谱线。共振发射线：原子外层电子从第一激发态直接跃迁至基态所辐射的谱线。2.共振线共振线

第一节基本原理

一、共振线发射线与吸收线第七页，共五十一页，编辑于2023年，星期五

由于原子结构不同，不同元素的原子从基态被激发到第一激发态所需能量不同，因此各种元素的共振线不同，是元素的特征谱线。2.

共振线

从基态到第一激发态的跃迁最容易发生，谱线强度最强，是该元素所有谱线中最灵敏的，常作为分析线。对大多数元素来说，共振线就是元素的灵敏线。——分析线，灵敏线

第一节基本原理

一、共振线发射线与吸收光线如Mg285.2nm，Na589.0nm线状光谱第八页，共五十一页，编辑于2023年，星期五IvⅡv预期值实际情况发射线

第一节基本原理

三、原子吸收线的宽度

理论上讲原子光谱是线状光谱，但实际上无论是原子发射线还是原子吸收线都不是理想的几何线，而是具有一定的宽度，称为谱线轮廓。第九页，共五十一页，编辑于2023年，星期五1.自然变宽

第一节基本原理

三、原子吸收线的宽度2.多普勒（Doppler）变宽

3.压力变宽无外界因素影响时谱线具有的宽度，忽略不计原子的无规则热运动引起的。又称热变宽。粒子之间相互碰撞引起的变宽。又叫碰撞变宽(10-2-10-5nm)(10-3nm)(洛伦兹变宽，10-3nm)第十页，共五十一页，编辑于2023年，星期五1.积分吸收

在原子吸收光谱中，原子所产生的吸收值应包括原子蒸气所吸收的全部能量，即吸收线所包括的全部面积，称为积分吸收。

第一节基本原理

四、原子吸收值的测量现代仪器是不可能达到的！半宽度很小，只有0.01～0.05nm第十一页，共五十一页，编辑于2023年，星期五发射线吸收线采用“锐线光源”2.峰值吸收v0发射线的中心频率v0,e与吸收线的中心频率v0,a严格一致。发射线半宽度远远小于吸收线的谱线(1/5~1/10)。

第一节基本原理

四、原子吸收值的测量A=K'c第十二页，共五十一页，编辑于2023年，星期五第二节原子吸收分光光度计第十三页，共五十一页，编辑于2023年，星期五

1.作用：发射待测元素特征谱线。

2.要求：a）锐线；

b）强度大，背景小；

c）操作方便，寿命长。

3.种类:空心阴极灯、无极放电灯第二节原子吸收分光光度计一、光源第十四页，共五十一页，编辑于2023年，星期五1)结构阳极：钨棒阴极：待测元素金属空心阴极灯（HollowCathodeLamp,HCL）第二节原子吸收分光光度计单元素灯一、光源第十五页，共五十一页，编辑于2023年，星期五作用:将试样中的待测元素转变为基态的气态原子，并吸收光源发出的特征辐射。种类：火焰原子化器、非火焰原子化器第二节原子吸收分光光度计二、原子化器

原子化效率的高低直接影响元素测定的灵敏度。其稳定性和重现性，又影响测定的精密度和准确度。第十六页，共五十一页，编辑于2023年，星期五1.火焰原子化器flameatomization

它是利用火焰的温度及火焰的氧化还原气氛，将试样中待测元素原子化的方法。具有稳定性高、使用方便等优点，是常用的原子化方法之一。第二节原子吸收分光光度计二、原子化器第十七页，共五十一页，编辑于2023年，星期五组成:a）雾化器

b）雾化室

c）燃烧器1.火焰原子化器第二节原子吸收分光光度计二、原子化器第十八页，共五十一页，编辑于2023年，星期五⑴雾化器吸入试样溶液并分散为小雾滴（雾化）主要缺点：雾化效率低（10%）。1.火焰原子化器flameatomization第二节原子吸收分光光度计二、原子化器第十九页，共五十一页，编辑于2023年，星期五1.火焰原子化器flameatomization⑵雾化室

使大雾滴沉降、凝聚并从废液口排出；使小雾滴与各种气体充分混匀形成气溶胶，然后进入燃烧器，所以又称预混合室；第二节原子吸收分光光度计二、原子化器第二十页，共五十一页，编辑于2023年，星期五1.火焰原子化器flameatomization⑶燃烧器

产生火焰并使试样干燥、熔化、蒸发和原子化的装置。第二节原子吸收分光光度计二、原子化器第二十一页，共五十一页，编辑于2023年，星期五1.火焰原子化器flameatomization种类：1）空气-乙炔火焰，2600K2）乙炔-氧化亚氮(笑气)火焰，3300K3）空气-丙烷(煤气)火焰，2200K根据待测元素性质选择火焰类型。⑶燃烧器常用第二节原子吸收分光光度计二、原子化器第二十二页，共五十一页，编辑于2023年，星期五火焰燃气与助燃气比例(乙炔-空气)：1）贫燃火焰：助燃气量大，火焰温度低，氧化性较强，适用于碱金属元素测定。2）中性焰：燃助比与化学计量比相近，火焰温度高，干扰少，稳定。3）富燃火焰：燃料气量大，火焰温度稍低，还原性较强，测定较易形成难熔氧化物的元素Mo、Cr、稀土等。1.火焰原子化器⑶燃烧器第二节原子吸收分光光度计二、原子化器（蓝色）（黄色）第二十三页，共五十一页，编辑于2023年，星期五

将石墨管作为电阻，升温使待测元素原子化。2.非火焰原子化器——石墨炉原子化器第二节原子吸收分光光度计二、原子化器第二十四页，共五十一页，编辑于2023年，星期五a.干燥蒸发除去溶剂，100oCb.灰化除去易挥发的物质（350℃~1500℃）c.原子化使待测元素成为基态原子(1800℃~3000℃）d.净化高温除去管内残渣。2.非火焰原子化器——石墨炉原子化器第二节原子吸收分光光度计二、原子化器第二十五页，共五十一页，编辑于2023年，星期五原子化器特点比较1.火焰原子化法2.石墨炉原子化法1)精密度高1)精密度低3)不能直接分析固体试样3)可分析固体试样2)灵敏度高，原子化效率可达90%。2)灵敏度低，原子化效率一般为10%。5)重现性好。5)重现性差。6)装置简单、快速。6)装置复杂、速度慢。4)基体干扰小，化学干扰大。4)基体干扰大,化学干扰小。第二节原子吸收分光光度计二、原子化器第二十六页，共五十一页，编辑于2023年，星期五三、分光系统四、检测系统检测器、放大器、对数变换器、读数显示装置。主要由色散元件、凹面镜、狭缝组成。棱镜、光栅(最常用)作用：将待测元素的共振线与邻近线分开。第二节原子吸收分光光度计使用光电倍增管并可直接得到测定的吸收度信号。第二十七页，共五十一页，编辑于2023年，星期五第三节仪器测量条件的选择

一、分析线的选择二、灯电流的选择通常选共振线（最灵敏线）。次灵敏线用最小灯电流（通常是最大灯电流的1/2~2/3），并预热30min。第二十八页，共五十一页，编辑于2023年，星期五三、原子化条件的选择选择合适火焰类型,调节燃烧器高度，使元素通过自由原子浓度最大的火焰区第三节仪器测量条件的选择

1.火焰原子化条件2.非火焰原子化条件灰化要在能够除试样基体组分而被测元素不损失前提下，选择尽可能高的温度；原子化条件可选择达到最大吸光度的最低温度。第二十九页，共五十一页，编辑于2023年，星期五六、狭缝宽度与光谱通带的选择狭缝宽度光谱通带

在能够使邻近谱线分开的前提下，选用尽可能宽的狭缝。第三节仪器测量条件的选择

在两相邻干扰线间距小时，光谱通带要小，一般为0.2nm，故采用中等色散率的单色器。第三十页，共五十一页，编辑于2023年，星期五第四节定量分析方法一、标准曲线法

配制一系列不同浓度的标准试样，由低到高依次分析，将获得的吸光度A数据对应于浓度作标准曲线，在相同条件下测定试样的吸光度A数据，在标准曲线上查出对应的浓度值；第三十一页，共五十一页，编辑于2023年，星期五

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），定容后浓度依次为：cX

，cX+cO

，cX+2cO

，cX+3cO

，cX+4cO……第四节定量分析方法二、标准加入法第三十二页，共五十一页，编辑于2023年，星期五课堂练习()1.AAS测量的是

A.溶液中分子的吸收B.蒸气中分子的吸收

C.溶液中原子的吸收D.蒸气中原子的吸收D()2.在原子分光光度计中，广泛采用的光源是

A.无极放电灯B.空心阴极灯

C.氢灯D.钨灯B()3.原子吸收谱线的宽度主要决定于

A.自然变宽B.多普勒变宽和自然变宽

C.多普勒变宽和碰撞变宽D.场致变宽C第三十三页，共五十一页，编辑于2023年，星期五()5.原子吸收分光光度法中，光源的作用是

A.发射很强的连续光谱

B.发射待测元素基态原子所吸收的特征共振辐射

C.产生足够强度的散射光

D.提供试样蒸发和激发所需的能量B课堂练习()4.原子吸收光谱产生的原因是

A.分子中电子能级的跃迁

B.转动能级跃迁

C.振动能级跃迁

D.原子最外层电子跃迁D第三十四页，共五十一页，编辑于2023年，星期五()6.空心阴极灯的构造是

A.待测元素作阴极，铂丝作阳极，内充低压惰性气体

B.待测元素作阳极，钨棒作阴极，内充氧气

C.待测元素作阳极，铂网作阴极，内充惰性气体

D.待测元素作阴极，钨棒作阳极，内充低压惰性气体课堂练习D第三十五页，共五十一页，编辑于2023年，星期五()7.多普勒变宽产生的原因是

A.被测元素的激发态原子与基态原子相互碰撞

B.原子的无规则热运动

C.被测元素的原子与其他粒子的碰撞

D.外部电场的影响B()8.当特征辐射通过试样蒸汽时，被下列哪种粒子吸收？

A.激发态原子B.离子

C.分子D.基态原子D课堂练习第三十六页，共五十一页，编辑于2023年，星期五()9.原子吸收光谱法对光源发射线半宽度的要求是

A.大于吸收线的半宽度B.等于吸收线的半宽度

C.吸收线的半宽度的1/2D.吸收线的半宽度的1/5D课堂练习()10.空心阴极灯的主要操作参数是

A.灯电流B.灯电压

C.预热时间D.内充气体压力A第三十七页，共五十一页，编辑于2023年，星期五()11.在原子吸收分析中，测定元素的灵敏度很大程度取决于

A.空心阴极灯B.原子化系统

C.分光系统D.检测系统B()12.使用原子吸收光谱法分析时，下述火焰温度最低的是

A.煤气-空气B.氢气-氧气

C.乙炔-空气D.乙炔-氧化亚氮A课堂练习第三十八页，共五十一页，编辑于2023年，星期五()13.在原子吸收分析中,下列哪种火焰组成的温度最高？

A.空气-乙炔B.空气-煤气

C.笑气-乙炔D.氧气-氢气C()14.选择不同的火焰类型主要是根据

A.分析线波长B.灯电流大小

C.狭缝宽度D.待测元素性质D()15.富燃焰是助燃比_____化学计量的火焰。

A.大于B.小于C.等于B课堂练习第三十九页，共五十一页，编辑于2023年，星期五()16.石墨炉原子吸收法与火焰法相比，优点是

A.灵敏度高B.重现性好

C.分析速度快D.背景吸收小A课堂练习()17.AAS选择性好，是因为

A.原子化效率高

B.光源发出的特征辐射只能被特定的基态原子所吸收

C.检测器灵敏度高

D.原子蒸汽中基态原子数不受温度的影响B第四十页，共五十一页，编辑于2023年，星期五()18.石墨炉原子化过程中，干燥的温度应为

A.50℃B.500℃

C.3000℃D.稍高于溶剂的沸点D()19.现代原子吸收光谱仪的分光系统的组成主要是

A.棱镜+凹面镜+狭缝B.棱镜+透镜+狭缝

C.光栅+凹面镜+狭缝D.光栅+透镜+狭缝C课堂练习第四十一页，共五十一页，编辑于2023年，星期五课堂练习()20.石墨炉原子化法与火焰原子化法相比，其优点是

A.绝对灵敏度高B.可直接测定固体样品

C.重现性好D.分析速度快AB()21.

采用峰值吸收代替积分吸收测量，必须满足

A.发射线半宽度小于吸收线半宽度

B.发射线的中心频率与吸收线的中心频率重合

C.发射线半宽度大于吸收线半宽度

D.发射线的中心频率小于吸收线的中心频率AB第四十二页，共五十一页，编辑于2023年，星期五()23.石墨炉原子化法与火焰原子化法相比，其缺点是

A.重现性差

B.原子化效率低

C.共存物质干扰大

D.某些元素能形成耐高温的稳定化合物AC()22.下述可用做原子吸收光谱测定的光源有

A.空心阴极灯B.氢灯

C.钨灯D.无极放电灯AD课堂练习第四十三页，共五十一页，编辑于2023年，星期五()24.影响谱线变宽的主要因素有

A.原子的无规则热运动

B.待测元素的原子受到强磁场或强电场的影响

C.待测元素的激发态原子与基态原子相互碰撞

D.待测元素的原子与其他离子相互碰撞AD课堂练习第四十四页，共五十一页，编辑于2023年，星期五作业：P1881，5，6，第四十五页，共五十一页，编辑于2023年，星期五

第一节基本原理

五、灵