《原子吸收》PPT课件

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,*,*,*,原子吸收光谱分析法,内容大纲,原子吸收分光光度法特点,原子吸收光谱法基本原理,原子吸收分光光度计的结构与原理,原子吸收光谱分析的定量方法,实验技术,原子吸收分光光度法中的干扰及抑制,1.,选择性高，干扰少。共存元素对待测元素干扰少，一般不需分离共存元素。,原子吸收分光光度法特点：,2.,灵敏度高。火焰原子化法：,10,-9,g/mL,；石墨炉：,10,-13,g/mL,。,3.,测定的范围广。测定,70,多种元素。,4.,操作简便、分析速度快。,5.,准确度高。,火焰法,误差,1%,，,石墨炉法,3%-5,。,1、,原子吸收光谱的产生,原子中电子能级的跃迁,基态原子吸收其共振辐射，外层电子由基态跃迁至激发态而产生原子吸收光谱。原子吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区。,2、原子吸收光谱的特征,1）吸收光谱特征波长,共振吸收线：原子外层电子从基态跃迁至第一激发态所产生的吸收谱，简称共振线。由于各种元素的共振线频率不同，各有特征，称为该元素的特征谱线。,共振线：特征谱线，元素的灵敏线。,2）吸收曲线轮廓,吸收系数k,对频率,由图可知，在频率,0,处透过光强度最小，即吸收最大。若将吸收系数对频率作图，所得曲线为吸收线轮廓。原子吸收线轮廓以原子吸收谱线的,中心频率,（或中心波长）和,半宽度,表征。中心频率由原子能级决定。半宽度是中心频率位置，吸收系数极大值一半处，谱线轮廓上两点之间频率或波长的距离。,3）影响谱线宽度的因素,1、自然宽度,没有外界影响，谱线仍有一定的宽度称为自然宽度。它与激发态原子的平均寿命有关，平均寿命愈长，谱线宽度愈窄。不同谱线有不同的自然宽度，在多数情况下约为105nm数量级。,2、多普勒变宽,通常在原子吸收光谱法测定条件下，Doppler变宽是影响原子吸收光谱线宽度的主要因素。Doppler宽度是由于原子热运动引起的，又称为热变宽。从物理学中可知，无规则热运动的发光的原子运动方向背离检测器，则检测器接收到的光的频率较静止原子所发的光的频率低。反之，发光原子向着检测器运动，检测器接受光的频率较静止原子发的光频率高，这就是Doppler效应。,(4.35),3、压力变宽,当原子吸收区气体压力变大时，相互碰撞引起的变宽是不可忽略的。原子之间的相互碰撞导致激发态原子平均寿命缩短，引起谱线变宽。根据与其碰撞的原子不同，又可分为,劳伦茨变宽,及,共振变宽,两种。劳伦茨变宽是指被测元素原子和其它种粒子碰撞引起的变宽，它随原子区内气体压力增大和温度升高而增大。共振变宽是指和同种原子碰撞而引起的变宽，也称为共振变宽。只有在被测元素浓度高时才起作用，在原子吸收法中可忽略不计。劳伦茨变宽与Doppler变宽有相同的数量级，也可达10,-3,nm。,三、结构与原理,光源原子化器分光器检测器,如图：,作用：提供给原子吸收所需要的谱带宽度很窄和强度足够的共振线。,要求：能发射待测元素的共振线；,发射线宽度远小于原子吸收的宽度；,辐射强度足够大；连续背景小；,稳定性良好；操作方便；使用寿命长。,一般有,空心阴极灯,（气体放电管），蒸汽放电灯，高频无极放电灯。,光 源,工作原理：空心阴极灯放电是一种特殊形式的低压辉光放电，放电集中于阴极空腔内。当两极之间施加几百伏电压时，便产生辉光放电。在电场作用下，电子在飞向阳极的途中，与载气原子碰撞并使之电离，放出二次电子，使电子与正离子数目增加，以维持放电。正离子从电场获得动能。如果正离子的动能足以克服金属阴极表面的晶格能，当其撞击在阴极表面时，就可以将原子从晶格中溅射出来。除溅射作用之外，阴极受热也要导致阴极表面元素的热蒸发。溅射与蒸发出来的原子进入空腔内，再与电子、原子、离子等发生第二类碰撞而受到激发，发射出相应元素的特征共振辐射。,作用：提供能量，,使样品干燥、蒸发并原子化,，产生原子蒸汽（是原子吸收分析的关键之一）。,要求：原子化效率要高；,稳定性要好，雾化后液滴要均匀、粒细。,低的干扰水平。背景小，噪声低。,安全、耐用，操作方便。,原子化器分为火焰原子化器和非火焰原子化器（石墨炉原子化器和低温原子化器）。,原 子 化 器,火焰原子化法中常用的预混合型原子化器，其结构如图所示。这种原子化器由雾化器、混合室和燃烧器组成。,预混合型火焰原子化器示意图,火焰原子化器,非火焰原子化器中，常用的是管式石墨炉原子化器，其结构如图4.21所示。,图4.6 管式石墨炉原子化器示意图,非火焰原子化器,石墨炉原子化器的操作分为干燥、灰化、原子化和净化4步，由微机控制实行程序升温。图为一程序升温过程的示意图。,无火焰原子化器程序升温过程,低温原子化是利用某些元素（如,Hg,）本身或元素的氢化物（如,AsH,3,）在低温下的易挥发性，将其导入气体流动吸收池内进行原子化。目前通过该原子化方式测定的元素有,Hg,，As，Sb，Se，Sn，Bi，Ge，Pb，Te等。生成氢化物是一个氧化还原过程，所生成的氢化物是共价分子型化合物，沸点低，易挥发分离分解。以As为例，反应过程可表示如下：,AsCl,3,4NaBH,4,HCl8H2OAsH,3,4KCI4HBO,2,13H,2,AsH,3,在热力学上是不稳定的，在,900,温度下就能分解出自由,As,原子，实现快速原子化。,低温原子化器,:,引导和汇聚光束，并使之通过原子蒸汽而被原子所吸收，并把待测谱线与其它谱线所分离。,光学系统分为两部分：,外光路系统：会聚手机光源所发射的光线，引导光线准确的通过原子化区，然后将它导入单色器中,;,单色器：从光源和原子化器发射的谱线中分出分析线进入检测器。（主要由色散元件、凹面镜、狭缝组成。）,:,原子吸收光谱仪中广泛使用的检测器是光电倍增管,棱镜、光栅(最常用),分光器,检测器,四、定量方法,配制一组合适的标准溶液，由低浓度到高浓度，依次喷入火焰，分别测定其吸光度,A,。,以测得的吸光度为纵坐标，待测元素的含量或浓度,c,为横坐标，绘制,A,c,标准曲线。在相同的试验条件下，喷入待测试样溶液，根据测得的吸光度，由标准曲线求出试样中待测元素的含量。,适用于组成简单试样的分析。,A,1,A,2,A,3,A,4,A,5,0,c,1,c,2,c,3,c,4,c,5,c,x,标准曲线法,在使用本法时要注意以下几点：,所配制的标准溶液的浓度，应在吸光度与浓度呈直线关系的范围内；,1）标准溶液与试样溶液都应用相同的试剂处理；,2）应该扣除空白值；,3）在整个分析过程中操作条件应保持不变；,4）由于喷雾效率和火焰状态经常变动，标准曲线的斜率也随之变动，因此，每次测定前应用标准溶液对吸光度进行检查和校正。,取相同体积的试样溶液两份，分别移入容量瓶,A,及,B,中，另取一定量的标准溶液加入,B,中，然后将两份溶液稀释至刻度，测出,A,及,B,两溶液的吸光度。设试样中待测元素（容量瓶A中）的浓度为,c,x,，加入标准溶液（容量瓶,B,中）的浓度为,c,0,，A溶液的吸光度为,A,x,，,B,溶液的吸光度为,A,0,，则可得：,A,x,kc,x,A,0,k,（,c,0,c,x,）,由上两式得：,c,x,c,0,标准加入法,1）计算法,实际测定中，都采用下述作图法：取若干份（例如四份）体积相同的试样溶液，从第二份开始按比例加入不同量的待测元素的标准溶液，然后用溶剂稀释至一定体积（设试样中待测元素的浓度为,c,x,，加入标准溶液后浓度分别为,c,x,c,0,、,c,x,2,c,0,、,c,x,4,c,0,），,分别测得其吸光度,（,A,x,，,A,1,，,A,2,及,A,3,），以,A,对加入量作图，得图所示的直线。这时曲线并不通过原点。显然，相应的截距所反映的吸收值正是试样中待测元素所引起的效应。如果外延此曲线使与横坐标相交，相应于原点与交点的距离，即为所求试样中待测元素的浓度,c,x,2）作图法,1,2,3,4,c,x,c,x,+,c,0,c,x,+2,c,0,c,x,+3,c,0,A,0,A,1,A,2,A,3,A,0,A,1,A,2,A,3,0,c,0,2,c,0,3,c,0,c,x,3）该法可消除基体效应带来的影响，但不能消除背景吸收。,使用标准加入法应注意以下几点：,1）待测元素浓度与对应的吸光度呈线性关系。,2）为了得到准确的分析结果，最少应采用4个点来作外推曲线。,4）加入标准溶液的浓度应适当，曲线斜率太大或太小都会引起较大误差。,五、实验技术,目的：将待测组分转化为原子吸收法能测定的形态、浓度并消除共存组分的干扰。,方法：直接溶解法,萃取法,样品处理技术,分析线,通常选用,灵敏度最高的共振线,作分析线。,燃烧器高度,调节燃烧器高度，可,使元素通过自由原子浓度最大的火焰区，灵敏度高，观测稳定性好。,狭缝宽度,狭缝宽度影响光谱通带与检测器接收辐射的能量。狭缝宽度的选择要能使吸收线与邻近干扰线分开。当有干扰线进入光谱通带内时，吸光度值将立即减小。,不引起吸光度减小的最大狭缝宽度为应选择的合适的狭缝宽,测定条件的选择,灯电流,原则：在保证足够强度和稳定光谱输出情况下，,尽量选用低的灯电流,。,进样量,进样量过小，吸收信号弱，不便于测量；进样量过大，在火焰原子化法中，对火焰产生冷却效应，在石墨炉原子化法中，会增加除残的困难。在实际工作中，应测定吸光度随进样量的变化，达到,最满意的吸光度的进样量,，即为应选择的进样量。,火焰,火焰的选择与调节是影响原子化效率的重要因素。,物理干扰,非光谱干扰 化学干扰,电离干扰,干扰,谱线干扰,光谱干扰,干扰及其消除,背景干扰,物理干扰,：试样在转移、蒸发过程中任何物理因素变化而引起的干扰效应。属于这类干扰的因素有：,试液的粘度、溶剂的蒸汽压、雾化气体的压力等,。,配制与被测试样相似的标准样品,，是消除物理干扰的常用的方法。在不知道试样组成或无法匹配试样时，可采用,标准加入法或稀释法,来减小和消除物理干扰。,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，此种干扰称为电离干扰。电离效应随温度升高、电离平衡常数增大而增大，随被测元素浓度增高而减小。,消除：加入消电离剂(比被测元素电离电位低的元素)。,化学干扰,：待测元素与其它组分之间的化学作用所引起的干扰效应，它主要影响待测元素的原子化效率，是原子吸收分光光度法中的主要干扰来源。它是由于液相或气相中被测元素的原子与干扰物质组成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。,消除：加入抑制剂,释放剂:与干扰组分形成更稳定的或更难挥发的化合物，使待测元素释放出来。,保护剂:能与被测元素或干扰元素形成稳定的络合物，避免测定元素与干扰元素生成难挥发的化合物。,缓冲剂:在试样与标准溶液中均加入超过缓冲量（即干扰不再变化的最低限量）的干扰元素。,原子吸收分光光度法与紫外可见吸收光度法异同点,相同点,：,1）都是依据样品对入射光的吸收进行测量的。,2）两种方法都遵循朗伯-比耳定律。,3）就设备而言，均由四大部分组成，即光源、单色器、吸收池（或原子化器）、检测器。,不同点,：,1）吸收物质的状态不同。,紫外可见光谱：溶液中分子、离子，宽带分子光谱，可以使用连续光源。,原子吸收光谱：基态原子，窄带原子光谱，必须使用锐线光源。,2）单色器与吸收池的位置不同。,紫外可见：光源,单色器,比色皿。,原子吸收：光源,原子化器,单色器。,谢谢观赏！,