原子吸收知识课件

原子光谱法原子吸收光谱法原子发射光谱法原子荧光法第二章原子吸收分光光度法原子的能级核外电子的排布激发态：1s22s22p64s1能量E0能量Ej一、原子光谱原子核外电子在不同能级间跃迁产生的光谱。第二章原子吸收分光光度法基态：1s22s22p63s1钠（11Na）原子激发态：1s22s22p64s1能量Ej一、原子光谱第二章原子吸收分光光度法基态激发态hv(吸收辐射)原子核外电子在不同能级间跃迁产生的光谱。能量E0基态：1s22s22p63s1一、原子光谱第二章原子吸收分光光度法基态E0激发态EjΔE=Ej-E0=hv紫外区，可见光区基态激发态hv(吸收辐射)原子核外电子在不同能级间跃迁产生的光谱。频率吸光系数特点：线光谱一些分离的特征锐线一、原子光谱第二章原子吸收分光光度法基态E0第一激发态Ej1第二激发态Ej2基态E0第一激发态Ej1ΔE1=Ej1-E0=hv1一、原子光谱第二章原子吸收分光光度法共振吸收线最灵敏基态E0第一激发态Ej1ΔE1=Ej1-E0=hv1一、原子光谱第二章原子吸收分光光度法共振发射线基态E0第一激发态Ej1ΔE1=Ej1-E0=hv1一、原子光谱第二章原子吸收分光光度法不同元素的原子，v1是否相同？共振线上世纪50年代中期发展起来的新型仪分方法元素分析的常规武器光源单色器检测器原子化器分析示意图气态基态原子基态原子吸收的特征谱线基态第一激发态hv二、原子吸收光谱法的基础理论共振发射线共振吸收线被测元素分析基础：处于气态的基态原子对光的吸收光源单色器检测器原子化器分析示意图被测元素基态原子吸收的特征谱线共振吸收线共振发射线二、原子吸收光谱法的基础理论气态基态原子光源单色器检测器原子化器分析示意图被测元素分光检测特征谱线透过光的强度共振发射线基态原子吸收的特征谱线共振吸收线二、原子吸收光谱法的基础理论分析基础：处于气态的基态原子对光的吸收定量方法：被测元素含量特征谱线强度的减弱程度气态基态原子化合物吸收能量气态原子基态激发态二、原子吸收光谱法的基础理论光源单色器检测器原子化器分析示意图被测元素1.基态原子数与含量玻耳兹曼分布：NjNo=gjgoe-(Ej

-Eo

)/KT原子个数基态激发态能级统计权重玻耳兹曼常数绝对温度二、原子吸收光谱法的基础理论1.基态原子数与含量二、原子吸收光谱法的基础理论1.基态原子数与含量N0=k’c能量EA0能量EB1能量EA1ΔEA=EA1-EA0=hvAΔEB=EB1-EB0=hvB能量EB02.原子吸收分光光度法的特点：（1）选择性好：元素之间一般无干扰二、原子吸收光谱法的基础理论（2）灵敏度高：10-6-10-12g/ml（不同的原子化器决定）（3）可分析周期表中70%以上的元素（4）分析速度快，几秒之内完成缺点：仪器部件多，操作麻烦2.原子吸收分光光度法的特点：二、原子吸收光谱法的基础理论3.原子吸收光谱轮廊与谱线展宽

理论上：线状光谱

实际上：峰形吸收(具有一定宽度)吸收系数频率二、原子吸收光谱法的基础理论表征吸收线轮廓(峰)的参数：峰值吸收系数：K0中心频率

O(峰值频率)：K0对应的频率；3.原子吸收光谱轮廊与谱线展宽二、原子吸收光谱法的基础理论吸收系数频率表征吸收线轮廓(峰)的参数：半宽度：K0一半处，吸收光谱线轮廓上两点之间的频率差或波长差。3.原子吸收光谱轮廊与谱线展宽二、原子吸收光谱法的基础理论吸收系数频率原子吸收10-2nm原子发射

10-3nm自然宽度

10-5-10-6nm（1）自然宽度照射光具有一定的宽度。影响原子吸收谱线轮廓的因素：3.原子吸收光谱轮廊与谱线展宽二、原子吸收光谱法的基础理论v0检测器v0+Δvv0-ΔvΔvD=7.16×10-7v0(T/M)1/2中心频率原子量绝对温度T=3000K，M=50500nm~

10-3nm（2）温度变宽（多普勒变宽）影响原子吸收谱线轮廓的因素：3.原子吸收光谱轮廊与谱线展宽二、原子吸收光谱法的基础理论（3）压力展宽碰撞被测元素原子能级变化ΔE=Ej-E0=hv①被测原子与其它粒子间的碰撞（劳伦兹展宽）②被测原子间的碰撞（霍尔兹马克展宽）碰撞几率压强ΔυL

P10-3-10-4nm影响原子吸收谱线轮廓的因素：3.原子吸收光谱轮廊与谱线展宽二、原子吸收光谱法的基础理论（4）自吸变宽光源空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所吸收产生自吸现象。灯电流越大自吸越严重影响原子吸收谱线轮廓的因素：3.原子吸收光谱轮廊与谱线展宽二、原子吸收光谱法的基础理论原子蒸气I0Itl吸收光程长度原子吸收系数被吸收线透射光强入射光强4.原子吸收的测量It=I0e–Kvl二、原子吸收光谱法的基础理论△λ=10-3，若λ=500nm，分辨率R=λ/△λ=5×105

现在的分光装置无法实现!!!积分吸收测定Kvdv=αN0基态原子数常数峰值吸收系数K0=2abN0/Δv与原子的性质有关与谱线的展宽过程有关4.原子吸收的测量二、原子吸收光谱法的基础理论∫提供锐线光源：①光源中心v0发=

v0吸②Δλ发<

Δλ吸Δλ发=1/5-1/10

Δλ吸③光源强度足够大在辐射线宽度范围内，Kν近似认为不变，并近似等于峰值时的吸收系数K04.原子吸收的测量二、原子吸收光谱法的基础理论峰值吸收测定（Walsh提出）：吸收池内被测元素原子浓度和温度不太高且变化不大时，峰值吸收系数K0与被测元素基态原子浓度存在线性关系。A=-lgT=lgI0ItIt=

I0e–KvlA=lg(eKv

l)=0.434Kv

l峰值处：Kv=K0=2abN0/Δv4.原子吸收的测量二、原子吸收光谱法的基础理论峰值吸收测定（Walsh提出）：吸收池内被测元素原子浓度和温度不太高且变化不大时，峰值吸收系数K0与被测元素基态原子浓度存在线性关系。A=0.434l×2abN0/Δv=k”

lN0=k”lk’cA=KcK与实验条件有关峰值吸收测定（Walsh提出）：吸收池内被测元素原子浓度和温度不太高且变化不大时，峰值吸收系数K0与被测元素基态原子浓度存在线性关系。4.原子吸收的测量二、原子吸收光谱法的基础理论A=lg(eKv

l)=0.434Kv

l峰值处：Kv=K0=2abN0/Δv三、原子吸收分光光度计

过滤掉原子化过程中产生的辐射光源单色器检测器原子化器分析示意图气态基态原子基态原子吸收的特征谱线基态第一激发态共振发射线共振吸收线被测元素hv仪器类型：1.单通道单光束型结构简单，价钱便宜光源强度波动大，精确度差过滤掉原子化过程中产生的辐射光源单色器检测器原子化器分析示意图气态基态原子基态原子吸收的特征谱线基态第一激发态共振发射线共振吸收线被测元素hv2.单通道双光束型光源分光系统半反射半透镜参比光束吸收用光束a

受光源波动影响小b

背景吸收无法扣除I0It仪器类型：3.双通道双光束型光源分光检测系统光源分光检测系统斩光器设备复杂，测定速度慢，价格贵同时测定两种元素，可扣除背景吸收仪器类型：光源单色器检测器原子化器能量E0能量Ej1ΔE1=Ej1-E0=hυ发Ej1→E0E0→Ej1ΔE1=Ej1-E0=hυ吸（一）光源（锐线光源）：（一）光源（锐线光源）：发射被测元素的特征谱线空心阴极灯（HCL）（HollowCathodeLamp）阳极(由钛、锆、钽、钨等材料制作)~-+150-300V钨棒氖气（Ne）2Ne→Ne++Ne-阴极(由被测元素材料制成)（一）光源（锐线光源）：发射被测元素的特征谱线空心阴极灯（HCL）（HollowCathodeLamp）~-+150-300V钨棒氖气（Ne）2Ne→Ne++Ne-阴极(由被测元素材料制成)（一）光源（锐线光源）：发射被测元素的特征谱线空心阴极灯（HCL）（HollowCathodeLamp）~-+150-300V钨棒氖气（Ne）2Ne→Ne++Ne-阴极(由被测元素材料制成)（一）光源（锐线光源）：发射被测元素的特征谱线~-+150-300V钨棒氖气（Ne）2Ne→Ne++Ne-多种被测元素的合金混合阴极灯（二）原子化器：提供能量，使试样干燥，蒸发和原子化。使被测元素达到气态原子状态火焰原子化器无火焰的原子化器测定灵敏度10-6-10-8

稳定性好，精密度高误差小于3%氢化物发生原子化器1．火焰原子化器：常用预混合型原子化器。雾化器（将试液雾化）燃烧器（均匀混合气溶胶）火焰（蒸发和原子化气溶胶）先雾化试样，与燃气、助燃气混合，再燃烧，样本利用率10%1．火焰原子化器：常用预混合型原子化器。雾化器（将试液雾化）燃烧器（均匀混合气溶胶）火焰（蒸发和原子化气溶胶）最常用的火焰：乙炔-空气火焰乙炔-氧化亚氮火焰原子吸收分析的关键：1.火焰类型2.流量比火焰类型：助燃气空气笑气(N2O)燃气乙炔乙炔温度T(K)最高2500最高3200对象较易原子不易原子化的元素化的元素不同流量比得到不同的火焰计量性火焰富燃性火焰贫燃性火焰5O2+2C2H2=4CO2+2H2O温度、稳定性、灵敏度最高5O2+2C2H2次之5O2+3C2H2最低5O2+1C2H2原子吸收分析的关键：1.火焰类型2.流量比进样石英管燃烧器火焰脉冲进样：样品损失少，但灵敏度低原子捕集技术：2．无火焰原子化器：常用管式石墨炉原子化器（1）电加热器件（2）保护气控制系统（3）石墨管状炉组成2．无火焰原子化器：常用管式石墨炉原子化器石墨炉的升温过程：干燥(110oC)、热解(180-2000oC)、原子化和除残(3500oC)（二）原子化器：提供能量，使试样干燥，蒸发和原子化。使被测元素达到气态原子状态火焰原子化器无火焰的原子化器测定灵敏度10-6-10-8

稳定性好，精密度高误差小于3%氢化物发生原子化器进样量小，可以测紫外区吸收线强度，检出限达到10-12-10-13，安全，精密性差，背景干扰大样本（pH）还原剂NaBH4KBH4通电线圈N2氢化物发生原子化器测As，Ge，Se，Pb，Sn）经化学反应生成氢化物（二）原子化器：提供能量，使试样干燥，蒸发和原子化。使被测元素达到气态原子状态火焰原子化器无火焰的原子化器测定灵敏度10-6-10-8

稳定性好，精密度高误差小于3%氢化物发生原子化器进样量小，可以测紫外区吸收线强度，检出限达到10-12-10-13，安全，精密性差，背景干扰大干扰小，灵敏度高，检出限达到10-12（三）分光系统组成：光栅，反射镜，狭缝1.将特征谱线与邻近谱线分开2.遮挡从原子化器辐射出来的强光分光能力分辨率（R）倒数线色散率R=λ/Δλ=mN色散性能最低要求两邻近谱线的平均波长两邻近谱线波长差倒数线色散率：在焦面上拉开单位距离时，两相邻谱线的波长差nm/mm线色散率：相邻单位波长的两条谱线在焦面上分开的距离mm/nm光谱带宽W(nm)=D(nm/mm)×S(mm)倒数线色散率狭缝宽度要求：W<1nm一般元素：影响不大过渡元素：影响很大仪器的性能S的调节用特征浓度S’表示灵敏度火焰法：S’=0.0044c/A石墨炉：S’=0.0044cV/A检出限D：D=c×3σ/A标准偏差当A=3σ时，D=c综合反映性能指标：ΔRΔc单位浓度或含量的变化引起信号的变化值比值越大，测定越灵敏三、干扰效应及其抑制原子吸收光谱分析中，干扰效应按其性质和产生的原因，可以分为五类。（一）光谱干扰：包括吸收线重叠、光谱带内存在非吸收线等。a.发射法A减小b.吸收法A增大（二）背景吸收干扰1．分子吸收干扰：原子化过程中生成的气体、氧化物及盐类分子对光的吸收。2．光散射的影响：在原子化过程中产生的固体微粒对光产生散射，使被散射的光偏离光路而不为检测器所检测，导致吸光度值偏高。Aλ3．氘灯背景吸收校正先用锐线光源测定分析线的原子吸收和背景吸收的总吸光度，再用氘灯（紫外区）在同一波长测定背景吸收（这时原子吸收忽略不计），计算两次测定吸光度之差，即可使背景吸收得到校正。3．氘灯背景吸收校正HCL氘灯钨丝灯光源和氘灯，经分光，光谱通带0.2nm。而原子吸收线半宽度：10-3nm。旋转斩光器交替使氘灯（D灯）提供的连续光谱和空心阴极灯（HCL）提供的共振线通过火焰；D灯（连续光谱）：测定背景吸收(共振线吸收相对于总吸收可忽略)AD=A背AHCL=A被+A背旋转斩光器交替使氘灯（D灯）提供的连续光谱和空心阴极灯（HCL）提供的共振线通过火焰；HCL（共振线）：测定总吸收AD=A背ΔA=AHCL-AD=A被=KcIt(HCL)I0(HCL)It(D)I0(D)ΔA=A被=Kc=lg当I0(D)=I0(HCL)It(D)It(HCL)ΔA=AHCL-AD=lg-lgNa→Na++e被测元素原子K→K++e（三）电离干扰：在高温下原子电离，使基态原子的浓度减少，引起原子吸收信号降低。加入更易电离的碱金属元素，可以有效地消除电离干扰。（四）化学干扰：由于液相或气相中被测元素的原子与干扰物质组分之间形成热力学更稳定的化合物，从而影响被测元素化合物的解离及其原子化。Ca2++PO43-→Ca3(PO4)2消除化学干扰的方法：a.加入释放剂(La3+)La3++PO43-→La(PO4)b.加入保护剂(乙二胺四乙酸根离子)Ca2++EDTA→Ca-EDTAc.加入缓冲剂:干扰物达一定浓度时，干扰作用成恒定值（五）基体干扰（物理干扰）：试样在转移、蒸发和原子化过程中，由于试样任何物理特性（如粘度、表面张力、密度等）的变化而使原子化效率降低,引起原子吸收强度下降的效应。配制与被测试样相似组成的标准样品，是消除物理干扰最常用的方法。四、定量分析方法（一）标准曲线法配制一组合适的标准样品，在最佳测定条件下，由低浓度到高浓度依次测定它们的吸光度A，以吸光度A对浓度C作图。在相同的测定条件下，测定未知样品的吸光度，从A-C标准曲线上求出未知样品中被测元素的浓度。配制一系列标准溶液浓度逐次递增配制空白溶液测出各标准溶液的吸光度值吸光度(A)纵坐标溶液浓度(c)横坐标c

c1、

c2……

cnAA1、A2……A00.80.60.40.20Ac标准曲00.80.60.40.20Ac标准曲线Ax

X：被测样品溶00.80.60.40.20Ac标准曲线Ax

X：被测样品溶00.80.60.40.20Ac标准曲线Ax

X：被测样品溶00.80.60.40.20Ac标准曲线cx

Ax

X：被测样品溶液（二）标准对照法

V，cxV，cx将被测样本溶液一分为二V，溶剂V，标准溶液(cs)（三）标准加入法当无法配制组成匹配的标准样品时，可使用标准加入法。分取几份等量的被测试样，其中一份不加入被测元素，其余各份试样中分别加入不同已知量C1、C2、…、Cn的被测元素。在标准测定条件下分别测定它们的吸光度A，绘制A-Cn曲线，从曲线上求出未知样品中被测元素的浓度。

V，cxV，cxV，溶剂V，标准液(cs)Ax

cxAscx+cs=AxcsAs-

Axcx=加入后：Ax=K×1/2cxAs=K×1/2(cx+cs)加入前：Ax=Kcx

V，cxV,溶剂V，标准液(cs)

V，cx

V，cx

V，cxV，标准液(2cs)V，标准液(3cs)A1=K×1/2(cx+cs)A2=K×1/2(cx+2cs)A3=K×1/2(cx+3cs)A0=K×1/2cxAn=K×1/2(cx+ncs)An=K×1/2(cx+ncs)Anncscs2cs3csA3

A2

A1

A0cxc.内标法被测液cx标准液cs内标元素量已知同时测出A样，A内A样

A内~被测元素含00.80.60.40.20c样（m

mol/L）标准曲线cx

A样

A内AxA内被测元素内标元素AlCrAuMn特点：1.需多道或双道原子吸收分光光度计2.内标元素与被测元素在溶液或高温中的物理、化学、物理化学性质相似3.精确度较高[例]用原子吸收分光光度法测定血浆中锌含量时，将三份0.20ml的血浆样本分别加到2.00ml稀释液中，然后分别加入0.00,0.01,0.02ml的10.00mg/LZn2+标准液，测得吸光度分别为0.131,0.265,0.397，计算血浆中锌的含量（mol/L，Mr(Zn)=65）A=KcAx=KcxAs=K(cx+cs)Ax

cxAscx+cs=AxcsAs-

Axcx=cs1=0.131×0.01×10-3×10×10-3

(0.265-0.131)×65×2×10-3

=7.52×10-7(mol/L)cs2=0.131×0.02×10-3×10×10-3

(0.397-0.131)×65×2×10-3

=7.58×10-7(mol/L)cs=7.55×10-7(mol/L)cs×

2.00/0.20=7.55×10-6(mol/L)微量元素与甲型病毒性肝炎关系的研究微量元素与健康关系密切。微量元素在人体中的平衡状态被打破后,造成体内代谢异常,引起一系列的生理变化。如：对病毒性肝炎的发生发展产生严重影响。研究甲型肝炎病毒感染者与血清中微量元素铜铁锌硒的关系：（1）检测甲型肝炎病毒感染者血清中的微量元素含量。（2）测定血清中微量元素之间比值。五、原子吸收光谱法在医学检验中的应用研究方法：微量元素测定：抽取被检者空腹静脉血5ml，分离血清,置-20℃冰箱冻存备检。铜铁锌测定方法：火焰原子吸收法,硒测定方法：氢化物发生原子吸收法。统计分析方法：SPSS910统计软件进行T检验、方差分析、组间多重分析、相关分析。结果：