原子吸收分光光度法

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1、第 六 章 原 子 吸 收 分 光 光度 法第 一 节 基 本 原 理第 二 节 原 子 吸 收 光 谱 仪 器 及 其 组 成第 三 节 定 量 分 析 方 法第 四 节 原 子 吸 收 分 光 光 度 法 的 干 扰 及 其 抑 制 方 法第 五 节 原 子 吸 收 分 光 光 度 法 的 实 验 技 术 及 应 用 实 例 第 六 章 原 子 吸 收 分 光 光 度 法第 六 章 原 子 吸 收 分 光 光 度 法概 述 ： 原 子 吸 收 分 光 光 度 法 （ atomic absorption spectro-photometry, AAS）1.AAS概 念 ： 通 过 测 量 样

2、 品 蒸 气 中 基 态 原 子 对 特 征 谱 线 吸 收 程 度 建 立 的 定 量 分 析 方 法2.AAS的 发 展 ： 20世 纪 50年 代 提 出 由 walsh创 立 。3. AAS与 UV-Vis的 比 较 ： (1)对 象 ： (2)吸 收 谱 线 类 型 ： (3)样 品 池 ： (4)光 源 ： (5)单 色 器 位 置 ：4.AAS法 优 点 ： 灵 敏 度 高 、 选 择 性 和 好 、 干 扰 少 。 不 足 ： 不 利 多 元 素 同 时 测 定 ； BP易 形 成 化 合 物 元 素 灵 敏 度 低 ； 复 杂 样 品 预 处 理 。 第 一 节 基 本 原

3、理一 、 原 子 吸 收 光 谱 的 产 生 及 共 振 线二 、 谱 线 轮 廓 及 谱 线 展 宽三 、 原 子 吸 收 值 与 原 子 浓 度 的 关 系 第 一 节 基 本 原 理一 、 原 子 吸 收 光 谱 的 产 生 及 共 振 线1.原 子 吸 收 光 谱 的 产 生 ： 原 子 吸 收 辐 射 能 ， 其 电 子 由 基 态 跃 迁 到 激 发 态 ， 原 子 对 辐 射 能 的 选 择 吸 收 而 产 生 的 光 谱 。2.原 子 吸 收 光 谱 的 特 点 ：（ 1） 分 布 于 紫 外 可 见 光 区 不 连 续 线 光 谱 ； （ 2） 较 发 射 光 谱 简 单 、

4、 干 扰 少 。3.共 振 线 ： 电 子 由 基 态 跃 迁 到 第 一 激 发 态 吸 收 光 能 而 产 生 吸 收 谱 线 。第 六 章 原 子 吸 收 分 光 光 度 法 二 、 谱 线 轮 廓 及 谱 线 展 宽1.谱 线 轮 廓 ： 原 子 吸 收 光 谱 线 有 相 当 窄 的 频 率 或 波 长 范 围 ， 即 有 一 定 宽 度 ， 称 为 谱 线 宽 度 。 I- 表 示 方 法 ：中 心 频 率 0； 谱 线 轮 廓 中 ， 吸 收 系 数 极 大 值 所 对 应 的 频 率 。半 宽 度 ： 吸 收 系 数 极 大 值 一 半 处 ， 谱 线 轮 廓 两 点 间 频

5、率 或 波 长 的 距 离 。2谱 线 展 宽 原 因 ： 自 然 线 宽 、 热 展 宽 （ 多 普 勒 ） 、 碰 撞 展 宽 。第 六 章 原 子 吸 收 分 光 光 度 法 I0 K0/2 K K0 0I 0 I （ 吸 收 强 度 与 频 率 的 关 系 ）吸 收 线 轮 廓 K （ 谱 线 轮 廓 ）吸 收 系 数 轮 廓 根据吸收定律的表达式，以 I 和 K- 分别作图得吸收强度与频率的关系及谱线轮廓。可见谱线是有宽度的。图中： K吸收系数；K0最大吸收系数； 0，0中心频率或波长(由原子能级决定)； ，谱线轮廓半宽度（K 0/2处的宽度）； 第 六 章 原 子 吸 收 分 光

6、光 度 法 三 、 原 子 吸 收 值 与 原 子 浓 度 的 关 系1.积 分 吸 收 ： 在 吸 收 线 轮 廓 内 ， 吸 收 系 数 所 包 括 的 积 分 吸 收 。 它 表 示 吸 收 的 全 部 能 量 。 即 吸 收 线 下 的 全 部 面 积 。 积 分 吸 收 与 原 子 蒸 汽 中 的 吸 收 辐 射 的 原 子 数 成 正 比 。2.峰 值 吸 收 ： 直 接 测 量 吸 收 线 轮 廓 的 中 心 频 率 (或 中 心 波 长 )所 对 应 的 峰 值 吸 收 系 数 （ K） ,而 确 定 蒸 气 中 原 子 的 浓 度 。 实 际 工 作 中 ： 原 子 吸 收

7、的 测 定 ， 是 以 一 定 强 度 的 单 色 光 I0通 过 原 子 蒸 汽 ， 测 其 透 光 强 度 I。 符 合 光 学 定 律 。 00 2 aNbk KNLeII 0 KNLIIA 20303lg 0 第 六 章 原 子 吸 收 分 光 光 度 法 3.吸 收 值 与 浓 度 关 系 ： 当 实 验 条 件 一 定 时 ， N正 比 于 待 测 元 素 浓 度 吸 光 度 与 待 测 元 素 浓 度 成 线 性 关 系 ， 通 过 测 A,求 C。 A=K C (3000K 时 ， Nj N0)00 2 aNbk KNLeII 0 KNLIIA 20303lg 0 第 六 章

8、原 子 吸 收 分 光 光 度 法 在 一 定 的 条 件 下 ， 试 液 中 被 测 组 分 的 浓 度 c与 N成 正 比 ：N ac K， a均 为 常 数 ， 令 K aK， 则 A KLc A c 原 子 吸 收 遵 循 朗 伯 -比 耳 定 律 ： KLNIIA 0lg 吸 光 系 数光 程 ： 光 经 过 原子 蒸 气 的 距 离 火 焰 中 被 测 元 素的 基 态 原 子 数A KLac 锐 线 光 源 ： 能 发 射 出 半 宽度 很 窄 的 谱 线 的 光 源 。 其发 射 线 的 半 宽 度 比 吸 收 谱线 的 半 宽 度 小 得 多 ， 约 为吸 收 谱 线 宽 度

9、 的 1/5。 第 六 章 原 子 吸 收 分 光 光 度 法 空 心 阴 极 灯 原 子 化 器 单 色 仪 检 测 器 原 子 化 系 统 雾 化 器 样 品 液 第 二 节 原 子 吸 收 光 谱 仪 器 及 其 组 成 AAS仪器由光源、原子化系统（类似样品容器）、分光系统及检测系统。 废 液 切 光 器 助 燃 气 燃 气 原子吸收仪器结构示意图 第 六 章 原 子 吸 收 分 光 光 度 法 第 二 节 原 子 吸 收 分 光 光 度 计 结 构 ： 光 源 、 原 子 化 系 统 、 分 光 系 统 、 检 测 系 统 四 部 分 。一 、 光 源 ： 发 射 待 测 元 素 基

10、 态 原 子 所 吸 收 的 特 征 共 振 线 。要 求 ： 发 射 线 半 宽 度 小 ； 强 度 大 ； 光 强 稳 定 性 好 ， 使 用 寿 命 长 。种 类 ：1.空 心 阴 极 灯 ；2.无 极 放 电 灯 ；3. 蒸 汽 放 电 灯 。第 六 章 原 子 吸 收 分 光 光 度 法 二 、 原 子 化 器 ： 将 待 测 元 素 转 变 成 能 吸 收 辐 射 共 振 线 的 基 态 原 子 。要 求 ： 原 子 化 效 率 高 ； 稳 定 性 和 重 现 性 好 ； 操 作 简 单 和 低 干 扰 。原 子 化 过 程 ： 试 样 干 燥 蒸 发 原 子 化 。（ 一 ） 火

11、 焰 原 子 化 器 ： 原 子 化 能 力 取 决 于 原 子 化 温 度 及 气 体 组 成 。火 焰 原 子 化 法 ： 利 用 化 学 火 焰 固 有 的 温 度 、 气 温 等 特 性 ， 使 待 测 元 素 原 子 化 的 方 法 。 1.优 点 ： 简 便 、 快 速 、 稳 定 性 好 、 精 密 度 高 。 缺 点 ： 原 子 化 效 率 低 、 用 样 量 多 。 第 六 章 原 子 吸 收 分 光 光 度 法 2.结 构 ： 组 成 ： 雾 化 器 、 雾 化 室 、 燃 烧 器 。（ 1） 雾 化 器 ： 试 样 雾 化 。 要 求 ： 喷 雾 稳 定 /雾 滴 小 、

12、 雾 化 效 率 高 。原 理 ： 影 响 雾 滴 形 成 因 素 ： 样 液 物 理 性 质 、 助 燃 气 压 力 、 流 速 等 （ 2） 雾 化 室 ： 雾 滴 、 燃 气 、 助 燃 气 混 合 ； 雾 滴 排 除 ， 减 小 记 忆 。（ 3） 燃 烧 器 ： 形 成 火 焰 ， 试 液 燃 烧 、 蒸 发 、 原 子 化3.火 焰 状 态 ： 贫 燃 、 化 学 计 量 性 、 富 燃 。第 六 章 原 子 吸 收 分 光 光 度 法 第 六 章 原 子 吸 收 分 光 光 度 法 （ 二 ） 石 墨 炉 原 子 化 器 ： （ 1500-3000 ） 1.无 焰 原 子 化 法

13、 ： 利 用 电 热 、 等 离 子 体 、 激 光 等 方 法 原 子 化 。 2.石 墨 原 子 化 ：（ 1） 优 点 ： 原 子 化 效 率 高 ； 样 量 少 ； 灵 敏 度 高 。（ 2） 缺 点 ： 基 体 效 应 大 ， 重 现 性 差 （ 比 火 焰 ） 。 3.结 构 ： 石 墨 管 。 长 40mm/内 径 5mm/外 径 8mm 4.工 作 过 程 ： 干 燥 、 灰 化 、 原 子 化 、 高 温 净 化 。（ 三 ） 氢 化 物 发 生 原 子 化 器 ：原 理 ： 试 样 在 酸 中 被 NaBH4还 原 为 气 态 氢 化 物 而 进 行 原 子 化 。优 点

14、： 基 体 干 扰 小 、 简 便 、 快 速 。 缺 点 ： 精 密 度 差 （ 比 火 焰 ）第 六 章 原 子 吸 收 分 光 光 度 法 三 、 分 光 系 统 ： 把 共 振 线 与 灯 的 杂 质 、 惰 性 气 体 及 邻 近 谱 线 分 开 。 阻 止 原 子 化 过 程 产 生 的 杂 散 光 干 扰 ， 防 止 光 电 管 的 疲 劳 。 组 成 ： 色 散 元 件 、 反 射 镜 、 狭 缝 。四 、 检 测 系 统 ： 将 分 光 系 统 的 光 信 号 变 成 电 信 号 、 放 大 、 显 示 . 组 成 ： 检 测 器 、 放 大 器 、 读 数 装 置 。五 、

15、 原 子 吸 收 分 光 光 度 计 类 型 ： 1.单 道 单 光 束 型 ； 2.单 道 双 光 束 型 ； 3.双 道 双 光 束 型第 六 章 原 子 吸 收 分 光 光 度 法 第 三 节 定 量 分 析 方 法一 、 标 准 曲 线 法 ： 绘 制 AC曲 线 。 适 于 快 速 、 大 批 简 单 、 相 似 样 品 分 析二 、 标 准 加 入 法 ： 又 称 直 线 外 推 法 。 适 于 基 体 复 杂 试 样方 法 ： Cx、 Cx +Co、 Cx +C1、 Cx +C2等 ， 作 图 A-C02.优 点 ： 消 除 基 体 干 扰 （ 物 理 干 扰 ） ， 不 扣 除

16、 背 景 吸 收 ， 需 样 量 大 。注 意 ： 1.Cx=C0 至 少 采 用 四 点 2.A在 线 性 关 系 区 域 3.曲 线 斜 率 太 小 误 差 大 第 六 章 原 子 吸 收 分 光 光 度 法 第 四 节 原 子 吸 收 分 光 光 度 法 的 干 扰 及 其 抑 制 方 法一 、 光 谱 干 扰 ： 光 谱 线 重 叠 引 起 的 干 扰 。消 除 方 法 ： 减 小 狭 缝 ； 另 选 分 析 线 ； 分 离 干 扰 元 素 。二 、 电 离 干 扰 ： 待 测 元 素 电 离 ， 基 态 原 子 数 减 小 ， A降 低 消 除 方 法 ： 加 入 更 易 电 离 的

17、 元 素 （ 消 电 离 剂 ） 。三 、 化 学 干 扰 ： 待 测 元 素 与 共 存 组 分 发 生 化 学 反 应 生 成 稳 定 的 化 合 物 ,原 子 化 效 率 降 低 。 使 结 果 偏 低 。 分 析 的 主 要 干 扰 。第 六 章 原 子 吸 收 分 光 光 度 法 消 除 方 法 ： 加 释 放 剂 ； 保 护 剂 ； 缓 冲 剂 ；1、 加 释 放 剂 ： 与 干 扰 组 分 形 成 更 难 挥 发 物 。2、 保 护 剂 ： 与 待 测 元 素 形 成 稳 定 物 。3、 缓 冲 剂 ： 加 过 量 干 扰 元 素 （ 缓 冲 剂 ） 于 试 样 和 标 液 中四

18、 、 物 理 干 扰 ： 试 液 物 理 性 质 变 化 引 起 的 干 扰 。 消 除 方 法 ： 采 用 标 准 加 入 法 ， 稀 释 样 液 。五 、 背 景 吸 收 ： 原 子 化 器 连 续 光 谱 的 干 扰 。 分 子 吸 收 、 光 的 散 射 、 折 射 和 火 焰 气 体 。 消 除 方 法 ： 另 选 分 析 线 ， 氘 灯 背 景 校 正 。第 六 章 原 子 吸 收 分 光 光 度 法 第 五 节 原 子 吸 收 分 光 光 度 法 的 实 验技 术 及 应 用 实 例一 、 分 析 条 件 的 选 择1.分 析 线 ： 选 共 振 线 ； 选 最 适 波 长 谱

19、线 。2.狭 缝 宽 度 ： 选 去 除 临 近 干 扰 谱 线 的 最 大 狭 缝 。3.灯 电 流 ： 保 证 光 强 稳 定 、 合 适 的 最 低 灯 电 流 。4.原 子 化 条 件 ： 火 焰 原 子 化 ： 火 焰 类 型 、 燃 烧 头 高 度 、 雾 化 器 调 节 。 石 墨 炉 原 子 化 ： 温 度 、 时 间 。第 六 章 原 子 吸 收 分 光 光 度 法 二 、 进 样 技 术 ： 脉 冲 进 样 、 原 子 捕 集 技 、 流 动 注 射 技 术三 、 探 针 原 子 化 技 术四 、 灵 敏 度 和 检 出 限（ 一 ） 灵 敏 度 ： 单 位 被 测 物 含

20、 量 改 变 引 起 测 量 信 号 变 化 。 S=dA/dC 特 征 浓 度 ： 1%吸 收 (A=0.0044)所 对 应 的 被 测 物 浓 度 。 分 析 灵 敏 度（ 二 ） 检 出 限 ：定 义 ： 更 好 反 映 仪 器 的 性 能 （ 灵 敏 度 和 噪 声 ） ， 越 低 ， 分 析 方 法 或 仪 器 性 能 越 好 ， 检 出 能 力 强 。第 六 章 原 子 吸 收 分 光 光 度 法 五 、 应 用 实 例空 气 样 品 Pb、 Hg、 Mn、 Co；水 样 Pb、 Hg、 Cu、 Zn；食 品 Al、 Sn、 Cd、 Cr； 生 物 样 品 Sn、 Ni、 Zn、

21、 Be；化 妆 品 Pb、 As、 Hg、 Cd。 第 六 章 原 子 吸 收 分 光 光 度 法 几 种 光 学 分 析 法 的 比 较 （ UV-Vis、 MFS和 AAS）分 子 光 谱 原 子 光 谱UV-Vis MFS AAS原理 定 量 依 据 基 于 物 质 对 光 的 吸 收测 定 对 象 溶 液 中 分 子 溶 液 中 分 子 气 态 基 态 原 子吸 收 谱 线类 型 宽 带 连 续 光谱 宽 带 连 续 光 谱 线 光 谱 (锐 线 光 源 )仪器 光 源 连 续 光 源 连 续 光 源 锐 线 光 源样 品 池 比 色 杯 (或 吸收 池 ) 石 英 比 色 杯 原 子 化 器单 色 器 位置 在 光 源 与 样品 池 之 间 1.光 源 与 样 品 池 间2.样 品 池 与 检 测 器 间 原 子 化 器 与 检 测 器之 间 单 色 器 作用 将 连 续 光 谱色 散 成 单 色光 1.滤 去 非 特 征 波 长 的激 发 光 。2.滤 去 反 射 光 、 散 色光 和 杂 质 荧 光 。 1.将 共 振 线 与 邻 近谱 线 分 开 。2.阻 止 原 子 化 时 产生 的 辐 射 干 扰/ 第 六 章 原 子 吸 收 分 光 光 度 法