《原子吸收》ppt課件

1、內(nèi)容大綱原子吸收分光光度法特點原子吸收光譜法根本原理原子吸收分光光度計的構(gòu)造與原理原子吸收光譜分析的定量方法實驗技術(shù)原子吸收分光光度法中的干擾及抑制q1. 選擇性高，干擾少。共存元素對待測元素干擾少，選擇性高，干擾少。共存元素對待測元素干擾少，普通不需分別共存元素。普通不需分別共存元素。 原子吸收分光光度法特點：原子吸收分光光度法特點：q2. 靈敏度高?；鹧嬖踊ǎ红`敏度高?；鹧嬖踊ǎ?0-9g/mL；石墨爐：；石墨爐： 10-13g/mL 。q3. 測定的范圍廣。測定測定的范圍廣。測定70多種元素。多種元素。q4. 操作簡便、分析速度快。操作簡便、分析速度快。q5. 準(zhǔn)確度高?；鹧娣ㄕ`

2、差準(zhǔn)確度高?；鹧娣ㄕ`差1% ，石墨爐法，石墨爐法3%-5。1、原子吸收光譜的產(chǎn)生 原子中電子能級的躍遷 基態(tài)原子吸收其共振輻射，外層電子由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)而產(chǎn)生原子吸收光譜。原子吸收光譜位于光譜的紫外區(qū)和可見區(qū)。 2、原子吸收光譜的特征1吸收光譜特征波長 共振吸收線：原子外層電子從基態(tài)躍遷至第一激發(fā)態(tài)所產(chǎn)生的吸收譜，簡稱共振線。由于各種元素的共振線頻率不同，各有特征，稱為該元素的特征譜線。共振線：特征譜線，元素的靈敏線。2吸收曲線輪廓 吸收系數(shù)k對頻率 由圖可知，在頻率 0處透過光強度最小，即吸收最大。假設(shè)將吸收系數(shù)對頻率作圖，所得曲線為吸收線輪廓。原子吸收線輪廓以原子吸收譜線的中心頻率或中心

3、波長和半寬度 表征。中心頻率由原子能級決議。半寬度是中心頻率位置，吸收系數(shù)極大值一半處，譜線輪廓上兩點之間頻率或波長的間隔。 3影響譜線寬度的要素 1、自然寬度、自然寬度 沒有外界影響，譜線仍有一定的沒有外界影響，譜線仍有一定的寬度稱為自然寬度。它與激發(fā)態(tài)寬度稱為自然寬度。它與激發(fā)態(tài)原子的平均壽命有關(guān)，平均壽命原子的平均壽命有關(guān)，平均壽命愈長，譜線寬度愈窄。不同譜線愈長，譜線寬度愈窄。不同譜線有不同的自然寬度，在多數(shù)情況有不同的自然寬度，在多數(shù)情況下約為下約為105nm數(shù)量級。數(shù)量級。 2、多普勒變寬 通常在原子吸收光譜法測定條件下，Doppler變寬是影響原子吸收光譜線寬度的主要要素。Dop

4、pler寬度是由于原子熱運動引起的，又稱為熱變寬。從物理學(xué)中可知，無規(guī)那么熱運動的發(fā)光的原子運動方向背叛檢測器，那么檢測器接納到的光的頻率較靜止原子所發(fā)的光的頻率低。反之，發(fā)光原子向著檢測器運動，檢測器接受光的頻率較靜止原子發(fā)的光頻率高，這就是Doppler效應(yīng)。 r0DART)2(ln2cv2v (4.35) 3、 壓力變寬 當(dāng)原子吸收區(qū)氣體壓力變大時，相互碰撞引起的變寬是不可忽略的。原子之間的相互碰撞導(dǎo)致激發(fā)態(tài)原子平均壽命縮短，引起譜線變寬。根據(jù)與其碰撞的原子不同，又可分為勞倫茨變寬及共振變寬兩種。勞倫茨變寬是指被測元素原子和其它種粒子碰撞引起的變寬，它隨原子區(qū)內(nèi)氣體壓力增大和溫度升高而增

5、大。共振變寬是指和同種原子碰撞而引起的變寬，也稱為共振變寬。只需在被測元素濃度高時才起作用，在原子吸收法中可忽略不計。勞倫茨變寬與Doppler變寬有一樣的數(shù)量級，也可達10-3nm。 三、構(gòu)造與原理三、構(gòu)造與原理光源原子化器分光器檢測器如圖： 作用：提供應(yīng)原子吸收所需求的譜帶寬度很窄和強度足夠的共振線。 要求：能發(fā)射待測元素的共振線； 發(fā)射線寬度遠小于原子吸收的寬度； 輻射強度足夠大；延續(xù)背景小； 穩(wěn)定性良好；操作方便；運用壽命長。 普通有空心陰極燈氣體放電管，蒸汽放電燈，高頻無極放電燈。 光 源任務(wù)原理：空心陰極燈放電是一種特殊方式的低壓輝光放電，放電集中于陰極空腔內(nèi)。當(dāng)兩極之間施加幾百伏

6、電壓時，便產(chǎn)生輝光放電。在電場作用下，電子在飛向陽極的途中，與載氣原子碰撞并使之電離，放出二次電子，使電子與正離子數(shù)目添加，以維持放電。正離子從電場獲得動能。假設(shè)正離子的動能足以抑制金屬陰極外表的晶格能，當(dāng)其撞擊在陰極外表時，就可以將原子從晶格中濺射出來。除濺射作用之外，陰極受熱也要導(dǎo)致陰極外表元素的熱蒸發(fā)。濺射與蒸發(fā)出來的原子進入空腔內(nèi)，再與電子、原子、離子等發(fā)生第二類碰撞而遭到激發(fā)，發(fā)射出相應(yīng)元素的特征共振輻射。 作用：提供能量，使樣品枯燥、蒸發(fā)并原子化，產(chǎn)生原子蒸汽是原子吸收分析的關(guān)鍵之一。 要求：原子化效率要高； 穩(wěn)定性要好，霧化后液滴要均勻、粒細。 低的干擾程度。背景小，噪聲低。 平

7、安、耐用，操作方便。 原子化器分為火焰原子化器和非火焰原子化器石墨爐原子化器和低溫原子化器。原 子 化 器 火焰原子化法中常用的預(yù)混合型原子化器，其構(gòu)造如下圖。這種原子化器由霧化器、混合室和熄滅器組成。預(yù)混合型火焰原子化器表示圖火焰原子化器 非火焰原子化器中，常用的是管式石墨爐原子化器，其構(gòu)造如圖4.21所示。圖4.6 管式石墨爐原子化器表示圖非火焰原子化器石墨爐原子化器的操作分為枯燥、灰化、原子化和凈化4步，由微機控制實行程序升溫。圖為一程序升溫過程的表示圖。 無火焰原子化器程序升溫過程 低溫原子化是利用某些元素如Hg本身或元素的氫化物如AsH3在低溫下的易揮發(fā)性，將其導(dǎo)入氣體流動吸收池內(nèi)進

8、展原子化。目前經(jīng)過該原子化方式測定的元素有Hg，As，Sb，Se，Sn，Bi，Ge，Pb，Te等。生成氫化物是一個氧化復(fù)原過程，所生成的氫化物是共價分子型化合物，沸點低，易揮發(fā)分別分解。以As為例，反響過程可表示如下：AsCl34NaBH4HCl8H2OAsH34KCI4HBO213H2 AsH3在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的，在900溫度下就能分解出自在As原子，實現(xiàn)快速原子化。 低溫原子化器 :引導(dǎo)和會聚光束，并使之經(jīng)過原子蒸汽而被原子所吸收，并把待測譜線與其它譜線所分別。光學(xué)系統(tǒng)分為兩部分：外光路系統(tǒng)：會聚手機光源所發(fā)射的光線，引導(dǎo)光線準(zhǔn)確的經(jīng)過原子化區(qū)，然后將它導(dǎo)入單色器中;單色器：從光源和原子

9、化器發(fā)射的譜線中分出分析線進入檢測器。主要由色散元件、凹面鏡、狹縫組成。 : 原子吸收光譜儀中廣泛運用的檢測器是光電倍增管棱鏡、光柵棱鏡、光柵( (最常用最常用) )分光器檢測器四、定量方法四、定量方法 配制一組適宜的規(guī)范溶液，由低濃度到高濃度，依次噴入火焰，分別測定其吸光度A。以測得的吸光度為縱坐標(biāo)，待測元素的含量或濃度c為橫坐標(biāo)，繪制A c規(guī)范曲線。在一樣的實驗條件下，噴入待測試樣溶液，根據(jù)測得的吸光度，由規(guī)范曲線求出試樣中待測元素的含量。適用于組成簡單試樣的分析。A1A2A3A4A50c1c2c3c4c5cx規(guī)范曲線法在運用本法時要留意以下幾點： 所配制的規(guī)范溶液的濃度，應(yīng)在吸光度與濃度

10、呈直線關(guān)系的范圍內(nèi)； 1規(guī)范溶液與試樣溶液都運用一樣的試劑處置； 2應(yīng)該扣除空白值； 3在整個分析過程中操作條件應(yīng)堅持不變； 4由于噴霧效率和火焰形狀經(jīng)常變動，規(guī)范曲線的斜率也隨之變動，因此，每次測定前運用規(guī)范溶液對吸光度進展檢查和校正。 取一樣體積的試樣溶液兩份，分別移入容量瓶A及B中，另取一定量的規(guī)范溶液參與B中，然后將兩份溶液稀釋至刻度，測出A及B兩溶液的吸光度。設(shè)試樣中待測元素容量瓶A中的濃度為cx，參與規(guī)范溶液容量瓶B中的濃度為c0，A溶液的吸光度為Ax，B溶液的吸光度為A0，那么可得： Axkcx A0kc0cx 由上兩式得： cx c0 xxAAA0規(guī)范參與法1計算法實踐測定中，

11、都采用下述作圖法：取假設(shè)干份例如四份體積一樣的試樣溶液，從第二份開場按比例參與不同量的待測元素的規(guī)范溶液，然后用溶劑稀釋至一定體積設(shè)試樣中待測元素的濃度為cx，參與規(guī)范溶液后濃度分別為cxc0、 cx2c0、cx4c0 ，分別測得其吸光度 Ax，A1，A2及A3，以A對參與量作圖，得圖所示的直線。這時曲線并不經(jīng)過原點。顯然，相應(yīng)的截距所反映的吸收值正是試樣中待測元素所引起的效應(yīng)。假設(shè)外延此曲線使與橫坐標(biāo)相交，相應(yīng)于原點與交點的間隔，即為所求試樣中待測元素的濃度cx 2作圖法1234cxcx+c0cx+2c0 cx+3c0A0A1A2A3A0A1A2A30c02c03c0cx3該法可消除基體效應(yīng)

12、帶來的影響，但不能消除背景吸收。運用規(guī)范參與法應(yīng)留意以下幾點：1待測元素濃度與對應(yīng)的吸光度呈線性關(guān)系。2為了得到準(zhǔn)確的分析結(jié)果，最少應(yīng)采用4個點來作外推曲線。4參與規(guī)范溶液的濃度應(yīng)適當(dāng)，曲線斜率太大或太小都會引起較大誤差。五、實驗技術(shù)五、實驗技術(shù) 目的：將待測組分轉(zhuǎn)化為原子吸收法能測定的形狀、 濃度并消除共存組分的干擾。 方法：直接溶解法 萃取法樣品處置技術(shù) 分析線 通常選用靈敏度最高的共振線作分析線。 熄滅器高度 調(diào)理熄滅器高度，可使元素經(jīng)過自在原子濃度最大的火焰區(qū)，靈敏度高，觀測穩(wěn)定性好。 狹縫寬度 狹縫寬度影響光譜通帶與檢測器接納輻射的能量。狹縫寬度的選擇要能使吸收線與臨近干擾線分開。當(dāng)

13、有干擾線進入光譜通帶內(nèi)時，吸光度值將立刻減小。不引起吸光度減小的最大狹縫寬度為應(yīng)選擇的適宜的狹縫寬測定條件的選擇 燈電流 原那么：在保證足夠強度和穩(wěn)定光譜輸出情況下，盡量選用低的燈電流。 進樣量 進樣量過小，吸收信號弱，不便于丈量；進樣量過大，在火焰原子化法中，對火焰產(chǎn)生冷卻效應(yīng)，在石墨爐原子化法中，會添加除殘的困難。在實踐任務(wù)中，應(yīng)測定吸光度隨進樣量的變化，到達最稱心的吸光度的進樣量，即為應(yīng)選擇的進樣量。 火焰 火焰的選擇與調(diào)理是影響原子化效率的重要要素。 物理干擾 非光譜干擾 化學(xué)干擾 電離干擾干擾 譜線干擾 光譜干擾 干擾及其消除背景干擾 物理干擾：試樣在轉(zhuǎn)移、蒸發(fā)過程中任何物理要素變化

14、而引起的干擾效應(yīng)。屬于這類干擾的要素有：試液的粘度、溶劑的蒸汽壓、霧化氣體的壓力等。 配制與被測試樣類似的規(guī)范樣品，是消除物理干擾的常用的方法。在不知道試樣組成或無法匹配試樣時，可采用規(guī)范參與法或稀釋法來減小和消除物理干擾。電離干擾: 在高溫下原子電離，使基態(tài)原子的濃度減少，引起原子吸收信號降低，此種干擾稱為電離干擾。電離效應(yīng)隨溫度升高、電離平衡常數(shù)增大而增大，隨被測元素濃度增高而減小。消除：參與消電離劑(比被測元素電離電位低的元素)?；瘜W(xué)干擾：待測元素與其它組分之間的化學(xué)作用所引起的干擾效應(yīng)，它主要影響待測元素的原子化效率，是原子吸收分光光度法中的主要干擾來源。它是由于液相或氣相中被測元素的原子與干擾物質(zhì)組成之間構(gòu)成熱力學(xué)更穩(wěn)定的化合物，從而影響被測元素化合物的解離及其原子化。 消除：參與抑制劑釋放劑:與干擾組分構(gòu)成更穩(wěn)定的或更難揮發(fā)的化合物，使待測元素釋放出來。維護劑:能與被測元素或干擾元素構(gòu)成穩(wěn)定的絡(luò)合物，防止測定元素與干擾元素生成難揮發(fā)的化合物。緩沖劑:在試樣與規(guī)范溶液中均參與超越緩沖量即干擾不再變化的最低限量的干擾元素。原子吸收分光光度法