第4章 原子吸收光谱法(S).ppt

1、2020/7/16，1，第4章原子吸收光谱分析，4-1概述4-2原子吸收光谱基本原理4-3原子吸收分光光度计4-4原子吸收光谱分析方法4-5干扰和消除方法，2020/7/16，2，4-1概述1。基于待测元素的基态原子蒸气定义特征谱线的吸收。其次，原子吸收光谱的特征1。高灵敏度：高达10-1510-13g。2.选择性好，干扰少，易于消除。3.高精度和准确度。4.有70多种元素需要测定(主要是阳离子)。5.样品消耗少，分析速度快。2020/7/16，3，WFX-120原子吸收分光光度计，2020/7/16，4，4-2原子吸收光谱法的基本原理1 .原子吸收光谱的产生1 .原子的能级和跃迁(1)基态的

2、第一激发态吸收一定频率的辐射能量，并产生共振吸收线，简称(主或第一)跃迁对于主或第一共振吸收(或发射)线是最容易的。2020/7/16，5，2。元素的特征谱线(1)各种元素的原子结构和外层电子构型不同，基态处于第一激发态，跃迁吸收能不同(量子化能级)。(2)各种元素基态的第一激发态是最容易产生、吸收最强、最灵敏的谱线、特征谱线和最重要的分析谱线。(3)可以利用特征谱线进行定量分析。例如，钠=589.0纳米，镁=285.2纳米，2020/7/16，6，3。当用特征吸收频率附近范围内的辐射光照射吸收峰形状(轮廓)时，获得峰形吸收(具有一定宽度)。它=I0e-KvL，透射光强它与吸收系数k和辐射频率

3、有关。表征吸收线轮廓(峰值)的参数：特征频率0(峰值频率):对应于最大吸收系数的频率或波长。特征波长0(纳米)，半宽：0，2020/7/16，7，4。吸收峰加宽的原因(1)自然宽度n在没有外界影响的情况下，谱线有一定的宽度。在大多数情况下，它约为10-510-4纳米。(2)多普勒(热)展宽D因为辐射原子处于不规则热运动状态，这种不规则热运动与观察者形成相对位移运动，这导致多普勒效应并展宽谱线，通常达到10-3纳米。紫移：原子向光源移动并吸收高频波。红移：原子远离光源，吸收低频光波。2020/7/16，8，(3)压力(碰撞)展宽洛伦兹展宽l待测原子与其他原子碰撞。赫兹马克扩大了同类原子的碰撞。当

4、待测组分的浓度较高时，会发生赫茨马克展宽现象。火焰原子吸收的展宽主要取决于石墨炉原子吸收。D L和D具有相同的数量级，即10-3毫米，2020/7/16，9，5。分光后集成吸收和峰值吸收钨灯光源和氘灯的光谱通带为0.2nm。而原子吸收线的半宽为10-3毫米。当用普通光源照射时，吸收光的强度变化仅为0.5%(0.001/0.2100%)，灵敏度极差。基态原子对共振吸收线全部能量的吸收，即谱线下封闭面积的测量(积分吸收)，是一种绝对测量方法，目前的光谱装置无法实现。2020/7/16/10，最大(峰值)吸收法(锐线光源)，基态原子对入射光中心波长的吸收峰值。必须使用锐线光源(由澳大利亚物理学家沃尔

5、什在1955年提出)。什么是锐线光源？(1)光源的发射线与吸收线的0一致。(2) 1/2的发射线小于1/2的吸收线。空心阴极灯可以发出锐线光源。e=0。00050.002nm，a=0。0010.005nm，2020/7/16，11。其次，利用基态原子与待测元素原子蒸气中共振吸收的关系，确定了基态原子的原子吸收光谱和原子化温度。有必要考虑原子蒸气中基态原子与总量之间的定量关系热力学平衡服从玻尔兹曼分布定律，其中gq和g0分别是激发态和基态的统计权重。(一定能级粒子的不同态数)，2020年7月16日和12月，在原子吸收条件下：激发态原子序数Nq与基态原子序数N0之比很小(10-3)，小于0.1%。

6、基态的原子序数可以用来表示被测元素的总原子序数。在公式的右边是常数，除了温度T。T是常数，比率是常数。第三章。定量基础上，当使用锐线光源时，可以用K0代替Kv，那么：2020/7/16，13，A=k N0 L N0 NC A C，处于基态的原子数A 1/vD N0，总的原子数N，以及待测元素的浓度，所以：A=LG (I0/I)=K C，原子吸收仪(1)，2020年7月16日，15，1。流程，2020年7月16日，2。光源1。提供待测元素特征谱线的功能。获得了较高的灵敏度和准确度。光源应满足以下要求：(1)能发出被测元件的共振线。(2)它会发出尖锐的线条。(3)辐射强度高。(4)稳定性好。2.空

7、心阴极灯，2020/7/16，17，3。空心阴极灯的原理当施加适当的电压(300500伏)时，电子将从空心阴极的内壁流向阳极，与低压惰性气体碰撞使其电离，并产生正电荷，在电场的作用下，正电荷将猛烈轰击阴极的内壁。阴极表面的金属原子被溅射出来，被溅射的金属原子与电子、惰性气体原子和离子碰撞被激发，阴极材料特征光谱出现在阴极的辉光中。不同的待测元素可以作为阴极材料制成相应的空心阴极灯。2020/7/16，18，4。空心阴极灯的工作参数空心阴极灯的辐射强度只与灯的工作电流有关。光线强度过小会降低：灵敏度降低。不稳定：明亮和黑暗。谱线过度加宽：灵敏度降低。使用寿命缩短。原理：确保光强足够高且稳定，使用

8、低工作电流。2020/7/16，19，5。优点和缺点(1)辐射光强大且稳定，谱线窄，灯易于更换。(2)每个元件都需要更换相应的灯。2020/7/16，20，3。雾化系统1。把样品中的离子变成原子蒸汽。2.原子化法火焰法无焰法石墨电热原子化法、低温原子化氢化物法、冷原子吸收法等。3.火焰雾化装置的雾化器和燃烧器。(1)雾化器将测试溶液雾化成气溶胶。2020/7/16，21，(2)在火焰中通过蒸发、干燥、离解(还原)和其它过程产生了大量基态原子。样品溶液中待测元素的原子化过程：2020/7/16/22，应选择火焰温度，以确保待测元素完全解离成基态原子，并尽可能使用低温火焰；火焰温度越高，产生的热激

9、发原子越多。火焰温度取决于气体和辅助气体的类型。乙炔通常用于空气中，最高温度为2600千，可测量35种元素。2020/7/16/23，火焰型化学计量火焰：燃料气体与辅助气体的比率接近化学反应的化学计量关系(1:4)，这也称为中性火焰。温度高，干扰少，稳定，背景低，适用于大多数元素的测定。浓火焰(黄色):燃料燃料比大于化学计量比(:1)的火焰。温度略低于化学计量火焰，还原性强，燃烧不完全，噪音大。测定钼、铬、稀土等元素。它们容易形成难熔氧化物。2020/7/16/24，火焰雾化器的特点优点：简单，火焰稳定，重现性好，精度密度高，适用范围广。缺点：雾化效率低(约10%)，只能注射液体。贫火焰(蓝色

10、):燃料与燃料之比小于化学计量比(1:6)的火焰。低温强氧化性。它适用于测定易离解和电离的元素，如碱金属。2020/7/16，25，4。石墨炉雾化装置(1)氩气沿石墨外壁流动，2020/7/16，26，(2)雾化过程：干燥、灰化、雾化和净化四个阶段。2020/7/16/27，工作条件和干燥效果：380K，去除溶剂。(15s)灰化：在4001800K下，样品被分解以驱除阴离子，破坏有机物并去除挥发性基质。(15s)雾化：23003300K，瞬时雾化并记录吸收值。(3s)残留物去除：将温度提高到3300K以上，达到最高使用温度，使管道中待测元素挥发，消除下一个样品的“记忆效应”。(3s)，2020

11、/7/16，28，(3)优缺点：雾化程度高(约90%)，样品用量少(1100升)，灵敏度高，检出限10-12克/升。缺点：精密度差，测定速度慢，操作简单，设备复杂。2020/7/16/29，元素砷、锑、铋、锡、锗、硒、铅、钛等的测定。通过氢化物原子化在700900。ascl 34 nab h4hc 18 H2O=AsH34 NaCl 4 HBO 2 13 H2通过氩气将ash 3引入应时原子化器，分解为基态原子As0进行定量分析。采用冷原子化法，在室温下用氯化亚锡或氯化亚铵将样品中的汞离子还原为金属汞，用氩气将汞蒸气引入气体测量管中测量吸光度。2020/7/16，30，2020/7/16，31

12、。4.单色仪(光谱系统)1。功能：将待测元件的共振线与相邻线分开。2.元件：色散元件(棱镜、光栅)、凹凸镜、狭缝等。3.单色仪的性能参数(1)色散功率(d)线色散率：两条谱线之间的距离与波长差的比值。倒数d=/l，2020/7/16，32，和(2)通带宽度(w)指通过单色仪出射狭缝的光束的波长辐射范围(宽度)。当逆色散比(D)恒定时，可以通过选择狭缝宽度(S)来确定：W=D S S越小，由光强度降低引起的灵敏度越低。随着光强的增加，出射光的波长范围增大，单色仪的分辨率降低。原理：不会导致吸光度下降的最大狭缝。通常，狭缝宽度在0.012毫米之间调整.2020/7/16，33，P60，11，调整原

13、子吸收光谱仪的第三狭缝，以光谱通带(W)0.19纳米、0.38纳米和1.9纳米为刻度，对应的狭缝宽度(s)分别为0.1纳米、0.2纳米和1.0纳米，计算仪器色散元件的线性色散率(d)的倒数；如果单色仪焦平面上的波长差(d)为2.0毫米-1，狭缝宽度(s)分别为0.05毫米、0.1毫米、0.2毫米和2.0毫米，对应的光谱通带(w)是多少？2020/7/16/34，w=ds w为光谱通带宽度(nm)，s为狭缝宽度(mm)，d为单色仪线性色散率的倒数(nm/mm)。W1=0.19纳米w2=0.38纳米w3=1.9纳米S1=0.1纳米S2=0.2纳米S3=1.0纳米D1=1.9纳米/毫米D2=1.9纳

14、米/毫米D3=1.9纳米/毫米通常，色散元件的线性色散比的倒数用于反映其色散功率，并且是固定值。2020/7/16/35，当D=2.0nm毫米/毫米，S1=0.05毫米，W1=0.1nm毫米；S2=0.1毫米，W2=0.2nm纳米；S3=0.2毫米，W3=0.4nm纳米；S4=2.0毫米，W4=4.0毫米。狭缝越大，通带宽度越大。随着光强的增加，单色仪的分辨率降低。2020/7/16，36，5。检测系统主要由检测器、放大器、对数转换器和显示记录装置组成。1.探测器：将单色仪分离的光信号转换成电信号。例如光电池、光电倍增管和光电晶体管。2.放大器：光电倍增管输出的微弱信号被电子电路进一步放大。3

15、.对数转换器：光强和吸光度之间的转换。4.显示和记录，2020/7/16，37，4-4原子吸收光谱法分析方法一.分析条件的选择1 .灵敏度(1)灵敏度(s)在一定浓度Sc=A/c或Sm=A/m下，测量值(吸光度A)的增量(A)与待测元素浓度(或质量)的相应增量(c或m)之比，原子吸收法的灵敏度为标准曲线的斜率。斜率越大，灵敏度越高。2020/7/16，38，(2)当特征浓度(火焰原子吸收光谱法)对应于1%净吸收(=0.0044)时的分析物浓度(cc)时，仪器的分析灵敏度。(3)特征质量(石墨炉原子吸收光谱法)单位：微克(1%)-1，GML-1 (1%)-1，2020/7/16，39，2。检测限

16、是以适当的置信度检测的元素的最小浓度或量。对于空白溶液，通过多次(10-20次)重复测定获得的吸光度的标准偏差为3倍。(1)火焰法(2)石墨炉法是平行测定空白液的标准偏差超过10倍。2020/7/16，40，3。测定条件的选择(1)通常选择待测元素的共振线作为高灵敏度的分析线。当共振线有光谱干扰或测量高浓度时，也可以选择次级敏感线(非共振线)作为分析线。(2)当通带(调整狭缝宽度)没有相邻的干涉线(如碱金属和碱土金属)时，选择较大的通带。如果有相邻的干涉线(如测量过渡金属和稀土金属)，应选择较小的通带。2020/7/16，41，(3)空心阴极灯的电流应在保证稳定和足够的辐射光通量的条件下尽可能低。通常，使用4060%的额定电流(520mA)。(4)根据不同的样品元素选择不同的火焰类型。如果温度合适，选择所有被测元素都可以变成基态原子的温度。燃料燃料比由实验确定。2020/7/16，42，(5)调整观察高度(燃烧器高度)可使元素通过自由原子浓度最高的火焰区(中间薄层区温度最高)，灵敏度高，观察稳定性好。第二，应用1。头发中微量元素的测定。水中微量元素的测定。水果和蔬菜中微量元素的测定，2020/7/16，43。第三，定量分析方法1。校准(标准)曲线法(1)制备一组含有不同浓度被测元素的标准溶液的方法