第5章 原子吸收光譜法ppt課件

1、藥物分析教研室 第第1節(jié)節(jié) 基本原理基本原理 第第2節(jié)節(jié) 儀器儀器 第第3節(jié)節(jié) 實(shí)驗(yàn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)技術(shù) 第第4節(jié)節(jié) 應(yīng)用示例應(yīng)用示例 要求要求 了解了解AAS的基本原理。的基本原理。 熟悉一般原子吸收分光光度熟悉一般原子吸收分光光度計(jì)的組成部分。計(jì)的組成部分。 掌握原子吸收分光光度法定掌握原子吸收分光光度法定量分析方法。量分析方法。 了解原子吸收測(cè)定的干擾情了解原子吸收測(cè)定的干擾情況。況。 概概 述述 定定 義義 特特 點(diǎn)點(diǎn) 缺缺 點(diǎn)點(diǎn) 定定 義義 基于蒸氣相中被測(cè)元素的基于蒸氣相中被測(cè)元素的基態(tài)原子對(duì)其原子共振輻基態(tài)原子對(duì)其原子共振輻射的吸收來(lái)測(cè)定樣品中該射的吸收來(lái)測(cè)定樣品中該元素的一種方法元素的

2、一種方法 。UV與與AAS比較比較 特特 點(diǎn)點(diǎn) 檢出限低，靈敏度高檢出限低，靈敏度高- 10-9 g/ml 選擇性好，準(zhǔn)確度高選擇性好，準(zhǔn)確度高-窄帶窄帶吸收，不同元素各自光源吸收，不同元素各自光源 分析速度快，測(cè)定范圍廣分析速度快，測(cè)定范圍廣-可測(cè)元素可測(cè)元素70多種多種 缺缺 點(diǎn)點(diǎn) 標(biāo)準(zhǔn)曲線線性范圍窄標(biāo)準(zhǔn)曲線線性范圍窄 每種元素一個(gè)燈，多元素同每種元素一個(gè)燈，多元素同時(shí)測(cè)定更換不同光源較煩時(shí)測(cè)定更換不同光源較煩第第1 1節(jié)節(jié) 基本原理基本原理u原子的吸收線的產(chǎn)生原子的吸收線的產(chǎn)生u原子在各能級(jí)的分布原子在各能級(jí)的分布u原子吸收線的形狀及譜線變寬敞原子吸收線的形狀及譜線變寬敞u原子吸收值與原

3、子濃度的關(guān)系原子吸收值與原子濃度的關(guān)系u原子的吸收線的產(chǎn)生原子的吸收線的產(chǎn)生u 吸收能量吸收能量 釋放釋放能量能量u基態(tài)基態(tài) 激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài) 基態(tài)基態(tài)u 吸收光譜吸收光譜 發(fā)射發(fā)射光譜光譜uE = E1-E0=h=hc/u共振吸收線共振吸收線-原子的最外層電子從原子的最外層電子從基態(tài)躍到第一激發(fā)態(tài)所產(chǎn)生的吸收基態(tài)躍到第一激發(fā)態(tài)所產(chǎn)生的吸收譜線，最靈敏的譜線。譜線，最靈敏的譜線。u通過(guò)測(cè)量原子對(duì)其共振線的吸收強(qiáng)通過(guò)測(cè)量原子對(duì)其共振線的吸收強(qiáng)度而進(jìn)行定量的分析方法度而進(jìn)行定量的分析方法 。u原子的量子能級(jí)和能級(jí)圖原子的量子能級(jí)和能級(jí)圖u nn價(jià)電子的主量?jī)r(jià)電子的主量子數(shù)子數(shù)u光譜項(xiàng)光譜項(xiàng) LL總角量

4、子數(shù)總角量子數(shù)u SS總自旋量子數(shù)總自旋量子數(shù)u JJ內(nèi)量子數(shù)，光譜支內(nèi)量子數(shù)，光譜支項(xiàng)項(xiàng)u能級(jí)圖：光譜項(xiàng)間躍遷遵循光能級(jí)圖：光譜項(xiàng)間躍遷遵循光譜選擇定則譜選擇定則 塞曼效應(yīng)塞曼效應(yīng)Zeemann effect) 電子在外加磁場(chǎng)作用下，發(fā)電子在外加磁場(chǎng)作用下，發(fā)生光譜項(xiàng)再分裂，分裂為子生光譜項(xiàng)再分裂，分裂為子能級(jí)數(shù)目可能為每個(gè)光譜支能級(jí)數(shù)目可能為每個(gè)光譜支項(xiàng)所包含的項(xiàng)所包含的g=2J+1個(gè)個(gè) 狀態(tài)的狀態(tài)的現(xiàn)象?，F(xiàn)象。u原子在各能級(jí)的分布原子在各能級(jí)的分布u物質(zhì)激發(fā)態(tài)與基態(tài)原子數(shù)之物質(zhì)激發(fā)態(tài)與基態(tài)原子數(shù)之比服從比服從BoltzmannBoltzmann分布律。分布律。u基態(tài)原子數(shù)基態(tài)原子數(shù)原子總

5、數(shù)原子總數(shù)u原子吸收線的形狀及譜線變寬原子吸收線的形狀及譜線變寬u原子吸收線具有一定寬度原子吸收線具有一定寬度u吸收線輪廓的表征參數(shù)是中心吸吸收線輪廓的表征參數(shù)是中心吸收系數(shù)收系數(shù)K0(或極大稱吸收系數(shù)或極大稱吸收系數(shù))、中心頻率中心頻率0和和 半寬度半寬度。u中心頻率中心頻率0 (峰值頻率峰值頻率)是指最大是指最大吸收系數(shù)對(duì)應(yīng)的頻率。吸收系數(shù)對(duì)應(yīng)的頻率。u半寬度半寬度是指峰高一半是指峰高一半K0/2時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍。時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍。u原子吸收線的形狀及譜線變寬原子吸收線的形狀及譜線變寬u原子吸收線具有一定寬度原子吸收線具有一定寬度u 自然寬度自然寬度u 多普勒多普勒(D0ppler)變

6、寬變寬u影響因素影響因素 Holtsmark變變寬寬 壓力變寬壓力變寬 Lorentz變寬變寬u 自吸變寬自吸變寬u 其他其他 斯塔克變寬斯塔克變寬u 塞曼塞曼( Zeemann)變寬變寬u原子吸收與原子濃度的關(guān)系原子吸收與原子濃度的關(guān)系u吸收定律吸收定律朗伯朗伯(Lambert)(Lambert)定律定律u峰值吸收測(cè)量法峰值吸收測(cè)量法CKAL0.434KIIlgAeII0L)(-K0第第3 3節(jié)節(jié) 儀儀 器器 輻射源原子化器原子化器單色器單色器檢測(cè)器檢測(cè)器 光光 源源 對(duì)光源的基本要求：對(duì)光源的基本要求： 發(fā)射輻射的波長(zhǎng)半寬度要發(fā)射輻射的波長(zhǎng)半寬度要明顯小于吸收線的半寬度明顯小于吸收線的半寬

7、度 輻射強(qiáng)度足夠大輻射強(qiáng)度足夠大 穩(wěn)定性好穩(wěn)定性好 使用壽命長(zhǎng)使用壽命長(zhǎng) 陰極加壓陰極加壓 釋放電子釋放電子陽(yáng)極陽(yáng)極與載氣與載氣原子碰撞原子碰撞載氣電離載氣電離轟擊陰極表面轟擊陰極表面陰極材料的原子從晶格中濺射出來(lái)陰極材料的原子從晶格中濺射出來(lái)與電子等碰撞而激發(fā)與電子等碰撞而激發(fā)發(fā)出特征共振線發(fā)出特征共振線 空心陰極燈空心陰極燈(HCL)的特點(diǎn)的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 輻射強(qiáng)度大輻射強(qiáng)度大 穩(wěn)定穩(wěn)定 譜線寬度窄譜線寬度窄 燈易于更換燈易于更換 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 每測(cè)一個(gè)元素?fù)Q一個(gè)相應(yīng)元素的燈每測(cè)一個(gè)元素?fù)Q一個(gè)相應(yīng)元素的燈原子化器原子化器(一一)作用：原子化器的功能在于將作用：原子化器的功能在于將試樣轉(zhuǎn)

8、化為所需的基態(tài)原子試樣轉(zhuǎn)化為所需的基態(tài)原子要求：要求：原子化效率高記憶效應(yīng)小原子化效率高記憶效應(yīng)小背景影響和噪音低背景影響和噪音低裝置簡(jiǎn)單耐用，易清洗裝置簡(jiǎn)單耐用，易清洗 原子化器原子化器(二二)品種品種 全消耗型全消耗型火焰原子化器火焰原子化器 預(yù)混合型預(yù)混合型 電熱原子化電熱原子化( (石石墨爐墨爐) )非火焰原子化器非火焰原子化器 低溫原子化低溫原子化 組成部件組成部件 ：色散元件、：色散元件、 準(zhǔn)直鏡、狹縫準(zhǔn)直鏡、狹縫 作用：分離所需的共振線，防止來(lái)作用：分離所需的共振線，防止來(lái)自原子吸收池所有輻射不加選擇地自原子吸收池所有輻射不加選擇地進(jìn)入檢測(cè)器，避免光電進(jìn)入檢測(cè)器，避免光電 倍增管

9、疲勞倍增管疲勞 配置位置：原子化器之后的光路中配置位置：原子化器之后的光路中檢檢 測(cè)測(cè) 系系 統(tǒng)統(tǒng) 組成部件組成部件: 檢測(cè)器、放大器、檢測(cè)器、放大器、 對(duì)數(shù)變換器、指示儀表等對(duì)數(shù)變換器、指示儀表等 常用檢測(cè)器常用檢測(cè)器:光電倍增管光電倍增管 原子吸收原子吸收分光光度計(jì)的類型分光光度計(jì)的類型 單道單光束型單道單光束型 單道雙光束型單道雙光束型 雙道或多道型雙道或多道型 塞曼效應(yīng)型塞曼效應(yīng)型第第3 3節(jié)節(jié) 實(shí)驗(yàn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)技術(shù)u樣品的處理樣品的處理u測(cè)定條件的選擇測(cè)定條件的選擇u干擾及其抑制干擾及其抑制u定量方法定量方法u樣品的處理樣品的處理u取樣應(yīng)有代表性取樣應(yīng)有代表性u(píng)標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備標(biāo)準(zhǔn)溶液的制

10、備 其組成要盡可能接其組成要盡可能接近未知試樣近未知試樣u被測(cè)試樣的處理：被測(cè)試樣的處理： 被測(cè)試樣的處理：被測(cè)試樣的處理： 無(wú)機(jī)無(wú)機(jī) 濃濃稀釋稀釋液體液體 有機(jī)有機(jī) 水水 eg:甲基異丁酮、石甲基異丁酮、石油醚油醚 無(wú)機(jī)無(wú)機(jī) 溶解溶解 待測(cè)元素完全待測(cè)元素完全轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移固體固體 有機(jī)有機(jī) 先消化再溶解先消化再溶解 u測(cè)定條件的選擇測(cè)定條件的選擇u分析線分析線 u狹縫寬度狹縫寬度 u空心陰極燈的工作電流空心陰極燈的工作電流 u原子化條件原子化條件 分析線分析線-通常選擇待測(cè)元素的共通常選擇待測(cè)元素的共振線振線 狹縫寬度狹縫寬度-堿金屬、堿土金屬可堿金屬、堿土金屬可較大，過(guò)渡元素與稀土元素應(yīng)較較大

11、，過(guò)渡元素與稀土元素應(yīng)較小。小。 空心陰極燈的工作電流空心陰極燈的工作電流-在保證在保證有穩(wěn)定和足夠的輻射光通量情況有穩(wěn)定和足夠的輻射光通量情況下，盡量選用較低的燈電流，燈下，盡量選用較低的燈電流，燈需預(yù)熱需預(yù)熱10-30分鐘。分鐘。 原子化條件：原子化條件： 火焰原子化法中，火焰類型和特火焰原子化法中，火焰類型和特性應(yīng)注意；性應(yīng)注意； 石墨爐原子化中，合理選擇各階石墨爐原子化中，合理選擇各階段的溫度與時(shí)間很重要。段的溫度與時(shí)間很重要。 干擾及其抑制干擾及其抑制電離干擾電離干擾物理干擾物理干擾光學(xué)干擾光學(xué)干擾化學(xué)干擾化學(xué)干擾u電離干擾電離干擾u定義：定義：u 指待測(cè)元素在原子化過(guò)程指待測(cè)元素在

12、原子化過(guò)程中發(fā)生電離而引起的干擾效中發(fā)生電離而引起的干擾效應(yīng)。應(yīng)。u消除辦法：消除辦法：u低溫火焰低溫火焰u加入消電離劑加入消電離劑u物理干擾物理干擾u定義：指試樣在轉(zhuǎn)移、蒸發(fā)和定義：指試樣在轉(zhuǎn)移、蒸發(fā)和原子化過(guò)程中，由于試樣任何原子化過(guò)程中，由于試樣任何物理特性物理特性(如密度、粘度、表如密度、粘度、表面張力面張力)的變化而引起的原子的變化而引起的原子吸收強(qiáng)度下降的效應(yīng)。吸收強(qiáng)度下降的效應(yīng)。u消除辦法：配制與被測(cè)試樣組消除辦法：配制與被測(cè)試樣組成相近的標(biāo)準(zhǔn)溶液或采用標(biāo)準(zhǔn)成相近的標(biāo)準(zhǔn)溶液或采用標(biāo)準(zhǔn)加入法；或濃度高，稀釋。加入法；或濃度高，稀釋。u光學(xué)干擾光學(xué)干擾u 譜線重疊譜線重疊u光譜線干擾光譜線干擾 光譜帶內(nèi)存在非吸光譜帶內(nèi)存在非吸收線收線 u 分子吸收分子吸收u背景干擾背景干擾u 光散射、折射光散射、折射u u化學(xué)干擾化學(xué)干擾u原因：原因：u 待測(cè)元素不能全部從它待測(cè)元素不能全部從它的