原子吸收光谱分析的特点

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,原子吸收光谱分析的特点,原子吸收光谱分析的特点：,(1)检出限低，10-1010-14 g；,(2)准确度高，1%5%；,(3)选择性高，一般情况下共存元素不干扰,无须别离；,(4)应用广，可测定70多个元素各种样品中；,局限性：难熔元素如W)、非金属元素测定困难、不能同时进展多元素分析。,第一节原子吸收光谱法根本原理,一、基态原子数与原子化程度关系,原子化温度下大多数化合物解离成原子状态，被测元素有基态原子和激发态原子。热力学平衡时：,上式中gj和gO分别为激发态和基态的统计权重，激发态原子数Nj与基态原子数No之比较小，0.1%。可以用基态原子数代表待测元素的原子总数。公式右边除温度T外，都是常数。T 一定，比值一定。,二 共振线与特征谱线,1 共振线：基态第一激发态：吸收一定频率的辐射能量。产生共振吸收线简称共振线,激发态基态：发射出一定频率的辐射。,产生共振吸收线也简称共振线,2 特征谱线：各种元素的原子构造和外层电子排布不同，基态第一激发态:跃迁吸收能量不同具有特征性,三 原子吸收线的形状或轮廓与变宽,将吸收系数对频率作图，得曲线为吸收线轮廓，表征吸收线轮廓(峰)的参数：,K：吸收系数，表示单位体积内原子对光的吸收值；,：频率，吸收最大处所对应的频率叫中心频率；,峰值吸收：最大吸收值,谱线宽度：最大吸收值的,一半处所对应的宽度,用表示；10-310-2nm,K,0,/,2,K,K,0,0,K,（谱线轮廓）,谱线变宽导致测定的灵敏度下降,原子的性质决定的,自然宽度，,与激发态原子的寿命有关,外界因素,：,多普勒变宽：热,压力变宽：碰撞展宽,自吸变宽：被灯内同种基态原子所吸收，灯电流越大，自吸现象越严重,场致变宽：影响较小,四 原子吸收的测量,钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光谱通带。而原子吸收线的半宽度：10-3nm。如下图：,1 积分吸收测量法,吸收线轮廓内右的总面积积分，它表示原子蒸气吸收的全部能量。是一种绝对测量方法，现在的分光装置无法实现。,2,峰值吸收测量法,吸收线中心频率处的吸收系数,K,0,为峰值吸收系数，简称,峰值吸收,。,峰值吸收,与火焰中被测元素的,原子,浓度也成正比,。,由图可见，在辐射线宽度范围内，可用峰值吸收代替积分吸收。,第二节 原子分光光度计,原子吸收分光光度计与紫外可见分光光度计在仪器构造上的不同点：,1采用锐线光源。,2分光系统在火焰与检测器之间。,原子吸收光谱分析的根本过程：,1用该元素的锐线光源发射出特征辐射；,2试样在原子化器中被蒸发、解离为气态基态原子；,3当元素的特征辐射通过该元素的气态基态原子区时，局部光被蒸气中基态原子吸收而减弱，通过单色器和检测器测得特征谱线被减弱的程度，即吸光度，根据吸光度与被测元素的浓度成线性关系，从而进展元素的定量分析。,流程,一光源：,光源应满足的条件：,1能辐射出半宽度比吸收线半宽度还窄的谱线，并且发射线的中心频率应与吸收线的中心频率一样。,2辐射的强度应足够大。,3辐射光的强度要稳定，且背景小。,锐线光源,在原子吸收分析中需要使用锐线光源。,1光源的发射线与吸收线的V0一致。,2发射线的V1/2小于吸收线的 V1/2。,即可用发射线强度的变化，便可求出被测元素的含量,空心阴极灯:可发射锐线光源。,空心阴极灯(动画,空心阴极灯是一种气体放电管，其构造如图：,工作过程：,高压直流电300V-阴极电子-撞击隋性原子-电离(二次电子维持放电)-正离子-轰击阴极-待测原子溅射-聚集空心阴极内被激发-待测元素特征共振发射线。,优缺点：,1辐射光强度大，稳定，谱线窄，灯容易更换。,2每测一种元素需更换相应的灯。,二、原子化系统,作用,将试样中离子转变成原子蒸气。,原子化方法,火焰法,无火焰法电热高温石墨管，激光。,1火焰原子化装置雾化器和燃烧器。,主要缺点：雾化效率低,。,a喷雾器：将试样溶液转为雾状。,b雾化室：内装撞击球和扰流器去除大雾滴并使气溶胶均匀。,c燃烧器：产生火焰并使试样蒸发和原子化的装置。,原子化过程：,MeX 脱水 MeX 蒸发 MeX 分解,溶液固体微粒 气态分子,Me X (基态原子),火焰的组成：,空气-乙炔火焰：温度在2500K左右；,N2O-乙炔火焰：温度可到达3000K左右；,空气-氢气火焰：最高温度2300K左右。,火焰的类型：,贪燃：燃气较少，燃助比小于化学计量，约为1比6，燃烧完全，温度较高,但冷的助燃气带走热量，用于易离解、易电离的元素。,富燃焰：燃气较多。燃烧不完全，温度较低。但具有复原性。,适用于易形成难解离氧化物的元素,化学计量焰：温度高、稳定、干扰小,火焰温度的选择：,a保证待测元素充别离解为基态原子的前提下，尽量采用低温火焰；,b火焰温度越高，产生的热激发态原子越多；,c火焰温度取决于燃气与助燃气类型，常用空气乙炔，最高温度2600K能测35种元素。,火焰原子化法的优缺点,优点,：,重现性好,火焰稳定性高,背景噪声低,易于操作,缺点,灵敏度低,雾化效率低10%),基态原子在光路中停留时间短10-410-3,基态原子易被氧化,2非火焰原子化法：电热高温石墨管原子化法和化学原子化法。石墨炉原子化装置,包括电源、保护系统和石墨管三局部。,电源：1025V，500A。用于产生高温。,保护系统：保护气Ar分成两路,管外气防止空气进入，保护石墨管不被氧化、烧蚀。,管内气流经石墨管两端及加样口，可排出空气并驱 除加热初始阶段样品产生的蒸汽,冷却水金属炉体周围通水，以保护炉体。,石墨管：多采用石墨炉平台技术。,2原子化过程,原子化过程可分为四个阶段，即枯燥、灰化、原子化和净化。,干 燥：去除溶剂，防样品溅射；,灰 化：使基体和有机物尽量挥发除去；,原子化：待测物化合物分解为基态原子，此时停顿通 Ar，延长原子停留时间，提高灵敏度；,净 化：样品测定完成，高温去残渣，净化石墨管。,动画,优点：,温度高,原子化程度高，可到达90%以上,复原气氛强，有利于易形成难离解氧化物的元素的离解和原子化。,可测固体及粘稠试样，,灵敏度高，检测限10-12 g/L。,缺点：,精细度差，测定速度慢，操作不够简便，装置复杂,化学原子化低温原子化,将元素在低温下与强复原剂反响，使其以气态原子或化合物的形式与反响液别离，送入吸收池中或低温加热进展原子化的方法。,冷原子化法,测汞仪,将试样中汞的化合物以复原剂如SnCl2复原为汞，加热成为蒸汽，并通过Ar 或N2 将其带入吸收池进展测定。,氢化物原子化锗锡铅砷等,可将待测物从在一定酸度条件下，将试样以复原剂NaBH4复原为元素的气态氢化物，并通过Ar或N2将其带入热的石英管内原子化并测定。,作用 将待测元素的共振线与邻近线灯内发射、原子化器发射分开。,组件 色散元件棱镜、光栅，凹凸镜、狭缝等,单色器性能参数,1线色散率D：两条谱线间的距离与波长差的比值X/。常用其倒数/X,2分辨率：仪器分开相邻两条谱线的能力。两条谱线平均波长与其波长差比值/表示。,3通带宽度W：指通过单色器出射狭缝的某标准波长处的辐射范围。当线色散率D一定时，可通过选择狭缝宽度S来确定:W=DS,5 检测系统,检测器,-,将单色器分出的光信号转变成电信号。,放大器,-,将光电倍增管输出的较弱信号，经电子线路进一步放大。,对数变换器,-,光强度与吸光度之间的转换,。,显示、记录,第三节,干扰与消除方法,1.物理干扰由试样与标样物理性质黏度、外表张力、相对密度等差异所产生的干扰,吸样速率,雾化效率,基体效应,消除方法：,标样与试样组成相似,参加外表活性剂或有机溶剂,浓度大的样品稀释,标准参加法,2.电离干扰元素在高温火焰中产生电离,基态原子数目小，吸光度降低。,消除：,控制火焰温度,加电离缓冲剂消电离剂：钾、钠、銣、铯,与干扰物质形成稳定化合物,待测元素在火焰中形成稳定的氧化物、氮化物、氢氧化物、碳化物等,石墨炉灰化阶段损失,消除：,参加释放剂、保护剂、助溶剂、利用高温火焰、富燃焰等,4.光谱干扰,1在单色器光谱通带内光源发射多条谱线 消除：换灯、减小狭缝、,2吸收线重叠干扰 换分析线、别离干扰,3背景吸收：分子吸收、光散射,消除：扣除背景,空白溶液,背景校正器,第四节 测定条件的选择,1分析线的选择,：一般选用共振线作分析线。,2灯电流,：保正稳定和适当光强度输出的条件下，尽量选用较低的工作电流。额定电流的40%60%,3原子化条件：,火焰法主要是选择适当的火焰。,对于分析线在200nm以下的元素，不宜选用乙炔火焰。选氢气-空气焰,对于易电离的元素，宜选用低温火焰。,对于易生成难离解化合物的元素，那么宜选用高温火焰。N2O-乙炔,石墨炉法那么应选择适宜的枯燥、灰化和原子化温度。,4燃烧器高度：,对于不同的元素，,自由原子的浓度随火焰高度的分布是不同的。,所以测定时，应调节其高度使光束从原子浓度最大处通过。,5狭缝宽度：,由于原子吸收光谱法谱线的重叠较少，一般可用较宽的狭缝，以增强光的强度。但当存在谱线干扰和背景吸收较大时，那么宜选用较小的狭缝宽度。,第五节 定量方法及应用,一 应用,1,头发中微量元素的测定,2水中微量元素的测定,3水果、蔬菜中微量元素的测定,二,定量分析方法,一标准曲线法,二标准参加法,取假设干份体积一样的试液cX，依次按比例参加不同量的待测物的标准溶液cO，定容后浓度依次为：,cX，cX+cO，cX+2cO，cX+3cO，cX+4 cO,分别测得吸光度为：AX，A1，A2，A3，A4。,以A对浓度C做图得一直线，图中cX点即待测溶液浓度。,八 原子荧光光谱分析法,1原子荧光光谱的产生过程,过程：当气态原子受到强特征辐射时，由基态跃迁到激发态，约在10-8s后，再由激发态跃迁回到基态，辐射出与吸收光波长一样或不同的荧光；,2.特点：,1属光致发光；二次发光；,2激发光源停顿后，荧光立即消失；,3发射的荧光强度与照射的光强有关；,4不同元素的荧光波长不同；,5浓度很低时，强度与蒸气中该元素的密度成正比，定量依据(适用于微量或痕量分析),区别与原子吸收：强光源、光源与单色器不在一直线上,作业,1.试比较原子吸收分光光度法与紫外-可见分光光度法有哪些异同点？,2.简述原子化器的类型和特点。,3.何谓锐线光源？为什么原子吸收要使用锐线光源？,4.原子吸收分光光度法所用仪器有哪几局部组成，每个主要局部的作用是什么？,