高教版仪器分析第八章原子吸收光谱分析

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1、2022年11月9日第八章第八章第八章第八章第八章第八章 原子吸收分光光原子吸收分光光原子吸收分光光原子吸收分光光原子吸收分光光原子吸收分光光度分析法度分析法度分析法度分析法度分析法度分析法第一节第一节概述概述generalizationatomic absorption spectrometry,AAS2022年11月9日太阳光太阳光暗线2022年11月9日2022年11月9日2022年11月9日 由光源发射出锐线光源(共振线)原子化器基态原子吸收 单色器分离出所需要的谱线 被检测器接收电信号放大 在显示记录装置上显示或记录。2022年11月9日特点特点l选择性高：l准确度高：l灵敏度高：l

2、应用广l难熔元素、非金属元素测定困难；l不能多元素同时测定。2022年11月9日第八章第八章第八章第八章第八章第八章 原子吸收分光光原子吸收分光光原子吸收分光光原子吸收分光光原子吸收分光光原子吸收分光光度分析法度分析法度分析法度分析法度分析法度分析法第二节第二节原子吸收光谱原子吸收光谱分析基本原理分析基本原理atomic absorption spectrometry,AAS2022年11月9日 2022年11月9日一、共振线与吸收线一、共振线与吸收线一、共振线与吸收线一、共振线与吸收线一、共振线与吸收线一、共振线与吸收线（1）基态原子的产生 待测元素原子化：蒸发气化离解 （2）共振线与吸收线

3、2022年11月9日 （a a）各种元素的原子结构和外层电子排布不同）各种元素的原子结构和外层电子排布不同 跃迁吸收能量不同具有特征性。（b b）各种元素的基态）各种元素的基态第一激发态第一激发态 最易发生，吸收最强，最灵敏线 特征谱线特征谱线 （c c）利用原子蒸气对特征谱线的吸收可以进行）利用原子蒸气对特征谱线的吸收可以进行定量分析定量分析2022年11月9日二、谱线的轮廓与谱线变宽二、谱线的轮廓与谱线变宽二、谱线的轮廓与谱线变宽二、谱线的轮廓与谱线变宽二、谱线的轮廓与谱线变宽二、谱线的轮廓与谱线变宽表征吸收线轮廓(峰)的参数：中心频率0 中心波长：半 宽 度：2022年11月9日吸收峰变

4、宽原因：吸收峰变宽原因：（1 1）自然宽度）自然宽度 N（10-5 nm）（2）温度变宽（温度变宽（多普勒变宽多普勒变宽）D（10-310-2nm）（3）压力变宽（压力变宽（劳伦兹变宽和赫鲁兹马克变劳伦兹变宽和赫鲁兹马克变宽宽）L（4）自吸变宽自吸变宽（5）场致变宽场致变宽2022年11月9日三、积分吸收和峰值吸收三、积分吸收和峰值吸收三、积分吸收和峰值吸收三、积分吸收和峰值吸收三、积分吸收和峰值吸收三、积分吸收和峰值吸收1.1.积分吸收积分吸收2022年11月9日积分吸收fNmcevKv02d 这是一种绝对测量方法单色器分辨率要求过高，目前无法解决。2022年11月9日2.2.峰值吸收峰值吸

5、收 eeLIIA 0K-000dedlg2022年11月9日峰值吸收峰值吸收 在原子吸收中，考虑多普勒效应影响，则：在原子吸收中，考虑多普勒效应影响，则：002D2ln2434.0kLNfLNmceA 上式的前提条件上式的前提条件：（1 1）ea；（2）辐射线与吸收线的中心频率一致。辐射线与吸收线的中心频率一致。锐线光源锐线光源2022年11月9日四、基态原子数与原子吸收定量基础四、基态原子数与原子吸收定量基础四、基态原子数与原子吸收定量基础四、基态原子数与原子吸收定量基础四、基态原子数与原子吸收定量基础四、基态原子数与原子吸收定量基础kThjkTEjkTEEjjePPePPePPNNj000

6、00对于大多数元素来说，对于大多数元素来说，Nj/N01%2022年11月9日2022年11月9日六、定量基础六、定量基础六、定量基础六、定量基础六、定量基础六、定量基础0kLNA 比尔定律(Beer law)ckA2022年11月9日第二节第二节第二节第二节第二节第二节 原子吸收分光光原子吸收分光光原子吸收分光光原子吸收分光光原子吸收分光光原子吸收分光光度计度计度计度计度计度计第八章第八章原子吸收光谱原子吸收光谱分析法分析法atomic absorption spectrometry,AAS2022年11月9日原子吸收仪器（原子吸收仪器（4）2022年11月9日一、流程一、流程(1)(1)采

7、用锐线光源采用锐线光源(2)(2)单色器在火焰与检测器之间单色器在火焰与检测器之间(3)(3)信号调制信号调制2022年11月9日2022年11月9日原子吸收中的原子发射现象原子吸收中的原子发射现象 在原子化过程中，既存在原子吸收，也在原子化过程中，既存在原子吸收，也有原子发射有原子发射。消除干扰的措施：消除干扰的措施：调制调制2022年11月9日二、光源二、光源 提供待测元素的特征光谱。获得较高的提供待测元素的特征光谱。获得较高的灵敏度和准确度。灵敏度和准确度。灯电流灯电流2022年11月9日2022年11月9日三、原子化系统三、原子化系统1.1.作用作用 将试样中离子转变成原子蒸气。202

8、2年11月9日2.2.原子化方法原子化方法 火焰法火焰法 无火焰法无火焰法电热高温石墨管，激光电热高温石墨管，激光2022年11月9日3.3.火焰原子化装置火焰原子化装置雾化器和燃烧器雾化器和燃烧器 （1 1）雾化器）雾化器 结构如图所示 主要缺点：雾化效率低主要缺点：雾化效率低。2022年11月9日（2）燃烧器作用：作用：支持火焰并通过火焰的作用使试样原子化。2022年11月9日2022年11月9日空气空气乙炔火焰是原子吸收分析中最常用的乙炔火焰是原子吸收分析中最常用的火焰。火焰。火焰原子化法的优点：重现性好、火火焰原子化法的优点：重现性好、火焰稳定性高、背景噪声低、易于操作的特焰稳定性高、

9、背景噪声低、易于操作的特点。点。缺点：原子化效率仅为缺点：原子化效率仅为10%左右，灵敏度较左右，灵敏度较低。低。2022年11月9日4.4.石墨炉原子化装置（无火焰原子化装置）石墨炉原子化装置（无火焰原子化装置）（1）结构）结构 如图所示：2022年11月9日（2）原子化过程）原子化过程原子化过程分为原子化过程分为干燥干燥、灰化灰化（去除基体）、（去除基体）、原子化原子化、净化净化（去除残渣）（去除残渣）四个阶段四个阶段，待测元素在，待测元素在高温下生成基态原子高温下生成基态原子。2022年11月9日（3）优缺点）优缺点 优点：优点：原子化程度高，试样用量少（原子化程度高，试样用量少（1-1

10、00L），），可测固体及粘稠试样，灵敏度高可测固体及粘稠试样，灵敏度高，检测极限，检测极限10-12 g/L。缺点：缺点：精密度差，测定速度慢，操作不够精密度差，测定速度慢，操作不够简便，装置复杂。简便，装置复杂。2022年11月9日5.5.其他原子化方法其他原子化方法（1）低温原子化方法）低温原子化方法特点特点：原子化温度低；灵敏度高（对砷、硒可达10-9g）；基体干扰和化学干扰小；（2 2）冷原子化法）冷原子化法 低温原子化方法（一般700900C）；特点特点：常温测量；灵敏度、准确度较高（可达10-8g汞）；2022年11月9日四、单色器四、单色器 1.1.作用作用 将待测元素的共振线与

11、邻近线分开。将待测元素的共振线与邻近线分开。2.2.组件组件 色散元件（棱镜、光栅），凹凸镜、狭色散元件（棱镜、光栅），凹凸镜、狭缝等。缝等。3.3.单色器性能参数单色器性能参数 （1）线色散率线色散率（D）（2）分辨率分辨率 （3）通带宽度通带宽度（W）2022年11月9日五、检测系统五、检测系统1.1.检测器检测器-将单色器分出的光信号转变成电信号。如：光电池、光电倍增管、光敏晶体管等。2.2.放大器放大器3.3.对数变换器对数变换器 4.4.显示、记录显示、记录 新仪器配置：原子吸收计算机工新仪器配置：原子吸收计算机工作站作站2022年11月9日第八章第八章第八章第八章第八章第八章 原子

12、吸收分光原子吸收分光原子吸收分光原子吸收分光原子吸收分光原子吸收分光光度分析法光度分析法光度分析法光度分析法光度分析法光度分析法第四节第四节第四节第四节第四节第四节 定量分析方法定量分析方法定量分析方法定量分析方法定量分析方法定量分析方法atomic absorption spectrometry,AAS2022年11月9日1.标准曲线法标准曲线法标准曲线法简便、快速，但仅适用于组成简单的试样。2022年11月9日2.2.标准加入法标准加入法 该法可消除基体干扰；不能消除背景干扰；斜率小，误差大。2022年11月9日第十四章第十四章第十四章第十四章第十四章第十四章 原子吸收分光原子吸收分光原子

13、吸收分光原子吸收分光原子吸收分光原子吸收分光光度分析法光度分析法光度分析法光度分析法光度分析法光度分析法第五节第五节第五节第五节第五节第五节 干扰及其抑制干扰及其抑制干扰及其抑制干扰及其抑制干扰及其抑制干扰及其抑制interferences and eliminationatomic absorption spectrometry,AAS2022年11月9日一、光谱干扰一、光谱干扰一、光谱干扰一、光谱干扰一、光谱干扰一、光谱干扰1 1 主要来自光源主要来自光源 在分析线附近有单色器不能分离的待测元素的邻近线。在分析线附近有单色器不能分离的待测元素的邻近线。可以通过调小狭缝的方法来抑制这种干扰。

14、可以通过调小狭缝的方法来抑制这种干扰。空心阴极灯内有单色器不能分离的干扰元素的辐射。空心阴极灯内有单色器不能分离的干扰元素的辐射。换用纯度较高的单元素灯减小干扰。换用纯度较高的单元素灯减小干扰。灯的辐射中有连续背景辐射。灯的辐射中有连续背景辐射。用将灯反接，用大电流空点，以纯化灯内气体，或更用将灯反接，用大电流空点，以纯化灯内气体，或更换灯。换灯。光谱线重叠干扰。光谱线重叠干扰。选用其它分析线或分离干扰元素（选用其它分析线或分离干扰元素（250250页页表表 85）2022年11月9日（1）原子化器的发射和背景吸收）原子化器的发射和背景吸收l原子化器的发射可用调制方式进行原子化器的发射可用调制

15、方式进行减免减免l适当增加灯电流，提高光源发射强适当增加灯电流，提高光源发射强度来改善信噪比。度来改善信噪比。2022年11月9日2.2.背景干扰校正方法背景干扰校正方法(1)(1)氘灯连续光谱背景校正氘灯连续光谱背景校正2022年11月9日（2）塞曼）塞曼(Zeeman)效应背景校正法效应背景校正法2022年11月9日二、物理干扰（基体效应）及抑制二、物理干扰（基体效应）及抑制二、物理干扰（基体效应）及抑制二、物理干扰（基体效应）及抑制二、物理干扰（基体效应）及抑制二、物理干扰（基体效应）及抑制 可通过控制试液与标准溶液的组可通过控制试液与标准溶液的组成尽量一致的方法来抑制。成尽量一致的方法

16、来抑制。也可以使也可以使用标准加入法来消除这种干扰。用标准加入法来消除这种干扰。2022年11月9日三、化学干扰及抑制三、化学干扰及抑制三、化学干扰及抑制三、化学干扰及抑制三、化学干扰及抑制三、化学干扰及抑制 待测元素与其共存物质作用生成待测元素与其共存物质作用生成难挥发的化合物；难挥发的化合物；例：例：a、钴、硅、铍在火焰中易生成钴、硅、铍在火焰中易生成难熔化合物难熔化合物待测离子发生电离反应，生成离子。待测离子发生电离反应，生成离子。1.化学干扰的类型化学干扰的类型2022年11月9日 2.2.化学干扰的抑制化学干扰的抑制消电离剂消电离剂加入大量易电离的一种缓冲剂以抑制待测元素的电离。例：

17、加入足量的铯盐，抑制例：加入足量的铯盐，抑制K K、NaNa的电离的电离。释放剂释放剂与干扰元素生成更稳定化合物使待测元素释放出来 例：锶和镧可有效消除磷酸根对钙的干例：锶和镧可有效消除磷酸根对钙的干扰。扰。2022年11月9日l保护剂保护剂生成稳定的络合物或螯合物，防止干扰物质与待测元素作用l 例：加入例：加入EDTA生成生成EDTA-Ca，避免避免磷酸根与钙作用。磷酸根与钙作用。l饱和剂饱和剂加入足够的干扰元素，使干扰趋于稳定l 例：用例：用N2OC2H2火焰测钛时，在试火焰测钛时，在试样和标准溶液中加入样和标准溶液中加入300mgL-1以上的铝以上的铝盐，使铝对钛的干扰趋于稳定。盐，使铝

18、对钛的干扰趋于稳定。2022年11月9日第八章第八章第八章第八章第八章第八章 原子吸收分光原子吸收分光原子吸收分光原子吸收分光原子吸收分光原子吸收分光光度分析法光度分析法光度分析法光度分析法光度分析法光度分析法第六节第六节第六节第六节第六节第六节 分析条件选择分析条件选择分析条件选择分析条件选择分析条件选择分析条件选择atomic absorption spectrometry,AAS2022年11月9日1 1分析线分析线2 2空心阴极灯电流空心阴极灯电流3 3火焰火焰4 4观测高度观测高度5狭缝宽度狭缝宽度 2022年11月9日2022年11月9日第八章第八章第八章第八章第八章第八章 原子吸

19、收分光原子吸收分光原子吸收分光原子吸收分光原子吸收分光原子吸收分光光度分析法光度分析法光度分析法光度分析法光度分析法光度分析法第八节第八节第八节第八节第八节第八节 应用应用应用应用应用应用 atomic absorption spectrometry,AAS2022年11月9日2022年11月9日应用应用 应用广泛的微量金属元素的首选测定方法(非金属元素可采用间接法测量)。(1)(1)头发中微量元素的测定头发中微量元素的测定微量元素与健康关系；微量元素与健康关系；(2)(2)水中微量元素的测定水中微量元素的测定环境中重金属污染分布规律；环境中重金属污染分布规律；(3)(3)水果、蔬菜中微量元水果、蔬菜中微量元素的测定；素的测定；(4)(4)矿物、合金及各种材矿物、合金及各种材料中微量元素的测定；料中微量元素的测定；(5)(5)各种生物试样中微量各种生物试样中微量元素的测定。元素的测定。2022年11月9日l作业：作业：lP267 第第2、4、9题。题。