原子吸收分光光度法

项目一生物产品分析与检验基础任务原子吸收分光光度法生物产品分析与检验课程组知识目标：1、了解原子吸收分光光度计的结构2、理解标准曲线法和标准加入法技能目标：1、学会选择原子吸收分光光度计使用条件2、学会使用原子吸收分光光度计概述原子吸收分光光度法，又称原子吸收光谱法，是基于蒸汽相中待测元素的基态原子对其共振辐射的吸收来测定样品中该元素含量的一种仪器分析方法。基本原理一、共振吸收线当原子受外界能量激发时其外层电子由基态跃迁至激发态，从而产生原子吸收光谱。原子外层电子由基态跃迁到第一激发态时，吸收一定频率的光而产生的吸收线称为共振吸收线，简称共振线。因各种元素的结构和外层电子排布不同，不同元素从基态跃迁到第一激发态时所吸收的能量不同，各元素的共振线各具其特征性，故又称元素的特征谱线。二、原子在各能级的分布正常情况下，原子以其最低能态即基态形式存在。即使在原子化的过程，也只有少数原子以较高能态存在。理论研究和实验观测表明：在热平衡状态时，处于基态和激发态的原子数目N取决于该能态的能量E和体系的温度T，遵循波尔兹曼分布律，即——激发态的原子数目——基态的原子数目、——统计权重T——热力学温度K——波尔兹曼常量＞式中，根据波尔兹曼分布律，比值随温度的指数律而变化，但由于基态原子数约占99%，在实验范围内，温度变化对比值的影响不是很大。故在通常的原子吸收分光光度法测定条件下（T=3000K），基态原子数可看作总原子数，即所有的吸收都是在基态进行的，这就大大减少了可用于原子吸收测定的吸收线的数目。所以，在紫外光谱区，每种元素仅有三四个有用的吸收线。这也是原子吸收分光光度法灵敏度高、抗干扰能力强的重要原因。三、原子吸收线的形状

当辐射投射到原子蒸气上时，如果辐射频率相应的能量等于原子由基态跃迁到激发态所需的能量，就会引起该原子对辐射的吸收，原子吸收线的频率式中，△E——原子激发态和基态间的能量差

h——普朗克常量原子吸收线的特点是由吸收线的频率、半宽度、强度来表征的。取决于原子的能级分布特征。吸收线的频率吸收线的半宽度△V是极大吸收系数一半处吸收线轮廓上两点之间的频率差，它受很多因素影响。吸收线的强度是由两能级之间的跃迁概率决定的。原子吸收谱线的轮廓：通常把吸收系数Kν随频率ν的变化曲线称为原子吸收线的轮廓，以半宽度(△ν)表征吸收线的宽度，其值约为10－3~10－2nm。ν0为中心频率；K0为中心吸收系数。原子吸收线并非如想象那样是一条严格的几何线，而是呈一定宽度的谱线轮廓，所谓的谱线轮廓是指谱线强度按波长有一分布值。

谱线变宽：从理论上讲，原子吸收线应该是一条几何线，但由于处于同一状态的原子，所具有的能量有小的差别，谱线有一定的宽度－称为自然宽度；由于外界因素的影响，可使谱线变宽。1、多普勒变宽：是运动波源表现出来的频率移位效应。2、碰撞变宽（1）赫鲁兹马克变宽变宽又称共振变宽，是同种原子碰撞引起的发射或吸收光量子频率改变而导致的谱线变宽，它随原子蒸气浓度的增加而增大。（2）洛伦茨变宽是吸收原子与蒸气中局外原子或分子等相互碰撞而引起的谱线变宽、谱线频移与不对称性变化。四、原子吸收值与原子浓度的关系从光源辐射出来的特征谱线的光（强度为I。），经过原子蒸气(长度为l)I=I。exp(-Kvl)A=-lg

I/I。=0.4343Kvl式中：Kv——吸收系数原子吸收线轮廓是同种基态原子在吸收其共振辐射时被展宽了的吸收带，原子吸收线轮廓上的任一个点都与相同的能级跃迁相联系，所以基态原子浓度N。与吸收系数轮廓所包围的面积（称为积分吸收系数）成正比。用比例常数代替吸收系数，并将N。近似地视为蒸气原子的总浓度N，整理得：

A=KNl

（1）

K——比例常数实际工作中通常要求测定被测试样中的某组分浓度，而当被测试样中被测组分浓度c与蒸气相中总原子浓度N之间保持某种稳定的比例关系时：

N=ac（2）式中a——比例系数合并（1）、（2）式，令K`=Kla，则得原子吸收分光光度法常用的公式：

A=K`c即吸光度与试样中被测组分的浓度呈线性关系。应用上式进行测定，其前提条件是必须使用被测原子的共振发射线作为光源，即：（1）、光源必须是锐线光源，即发射谱线很强很窄，其宽度必须小于待测元素吸收线的宽度。（2）、发射线最大发射波长和吸收线最大吸收波长必须重叠。（一）标准曲线法：配制一系列不同浓度的待测元素标准溶液，在选定的条件下分别测定其吸光度，以测得的吸光度A为纵坐标，浓度为横坐标作图，得到标准曲线。再在相同条件下测定试液的吸光度，由标准曲线上就可求得待测元素的浓度或含量。五、原子吸收法的定量分析（1）相应的标准曲线应是一条通过坐标原点的直线，待测组分的浓度应在此范围之内。（2）标准溶液与试样基体（指溶液中除待测组分外的其它成分的总体）要相似，以消除基体效应。标准溶液浓度范围应将试样溶液浓度包括在内。（3）在测定过程中要用蒸馏水或空白溶液来校正零点漂移。注意事项：

(二）标准加入法：取两份体积相同的试样溶液，设为A和B，在B中加入一定量的待测元素，然后分别将A和B稀释到相同体积，再分别测定其吸光度。设A中待测元素的浓度为Cx吸光度为Ax，B中的待测元素浓度为Cx+Co(Co为加入的标准样品的浓度)，吸光度为A，则：

Ax=KCx

A=K(Cx+Co)两式相比得：

Cx=Co×Ax/(A－Ax)由此式就可得到待测元素的含量。作图的方法：取四份以上的体积相同的试液，从第二份开始，分别按比例加入不同量的待测元素，将这些溶液全部稀释到相同体积，此时，各溶液中待测元素的浓度分别为：Cx，Cx+Co，Cx+2Co，Cx+3Co等。测定各溶液的吸光度，并以吸光度对加入的待测元素的浓度（增量）作图，得如下曲线：将直线延长至与横坐标相交，交点与原点之间的距离所代表的浓度值就是试液中待测元素的浓度。注意事项：须线性良好；至少四个点；只消除基体效应，不消除分子和背景吸收；斜率小时误差大。（三）内标法内标法是指将一定量试样中不存在的元素N的标准物质加到一定试液中进行测定的方法，所加入的这种标准物质称之为内标物质。内标法与标准加入法的区别在于前者所加入标准物质是试液不存在的；而后者所加入的标准物质是待测组分的标准溶液，是试液中存在的。具体操作方法是：在一系列不同浓度的待测元素标准溶液及试液中依次加入相同量的内标元素N，稀释至同一体积。在相同实验条件下，分别在内标元素及待测元素的共振吸收线处，测定待测元素M和内标元素N的吸光度AM和AN，并求出它们的比值AM/AN，再绘制AM/AN的内标工作曲线。

由待测试液AM/AN的比值，在内标工作曲线上用内插法查得试