原子吸收講義.

1、原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法atomic atomic absorption spectrophotometryspectrophotometry原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法(AAS) 根據(jù)蒸氣中根據(jù)蒸氣中被測元素的基態(tài)原子對被測元素的基態(tài)原子對特征電磁特征電磁輻射輻射的吸收來測定試樣中該元素含量的方法。的吸收來測定試樣中該元素含量的方法。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 準(zhǔn)確度高、靈敏度高、選擇性好、分析速度快、測量范圍廣。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 主要用于單元素的定量分析；標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍窄，通常小于2個(gè)數(shù)量級一、一、 原子吸收分光光度法的基本原理原子吸收分光光度法的基本原理 原子由原子核及核外電子組成

2、，電子繞核運(yùn)動(dòng)。原子的核外電子具有不同的能級，不同能級之間能量差不同。最外層電子在一般情況下，處于最低的能級狀態(tài)，整個(gè)原子也就處于最低的能級狀態(tài)基態(tài)。處于基態(tài)的原子吸收外部能量，變成激發(fā)態(tài)。鈉的能級 原子在基態(tài)與第一激發(fā)態(tài)之間的躍遷產(chǎn)生的譜線成為共振線。共振線是元素所有譜線中最靈敏的譜線，常用來作為元素分析線。 由于各元素的原子結(jié)構(gòu)和外層電子排布不同，不同元素的原子從基態(tài)激發(fā)至第一激發(fā)態(tài)時(shí)，吸收的能量不同。原子吸收值與原子濃度的關(guān)系clk0eII clklgA0II透過光強(qiáng)度服從Lambert定律，數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 當(dāng)一定強(qiáng)度的光給予許多處于基態(tài)的原子時(shí)，部分的光被原子吸收，原子密度決定吸收率。

3、濃度C或 當(dāng)強(qiáng)度 Io 的光照射到密度為 C 的原子蒸氣上，蒸氣的長度是 l，光經(jīng)過原子蒸氣以后強(qiáng)度減弱為 Iv。二、原子吸收分光光度計(jì)島津原子吸收分光光度計(jì)島津原子吸收分光光度計(jì) AA-6800AA-6800原子吸收分光光度計(jì)的主要部件1、光源作用： 發(fā)射被測元素基態(tài)原子所吸收的特征共振線，故稱為銳線光源（narrow-line source）。光源的基本要求： 發(fā)射輻射波長的半寬度要明顯小于吸收線的半寬度，輻射強(qiáng)度大，穩(wěn)定性好，背景信號低，使用壽命長等?？招年帢O燈（HOLLOW CATHODE LAMP，HCL） 空心陰極燈發(fā)射的光譜主要是陰極元素的光譜，因此用不同的被測元素作陰極材料，可

4、制成各種被測元素的空心陰極燈。 缺點(diǎn)是測一種元素?fù)Q一個(gè)燈，使用不便。2、原子化器 作用：提供能量，使試樣干燥，蒸發(fā)并轉(zhuǎn)化為所需的基態(tài)原子蒸氣。 被測元素由試樣轉(zhuǎn)入氣相，并轉(zhuǎn)化為基態(tài)原子的過程，稱為原子化過程。MX(試樣)M（基態(tài)原子） X （氣態(tài)）M MXM（氣態(tài)）（激發(fā)態(tài)原子）激發(fā)（離子） e原子化脫溶1.2.氣化*+劑離子化原子化的方法：火焰原子化法非火焰原子化法 -石墨爐原子化法（GFA） -氫化物原子化法（HVG） -汞低溫原子化法（MVU）火焰原子化法（FLAME ATOMIZATION） 由化學(xué)火焰提供能量，使被測元素原子化。常用的是預(yù)混合型原子化器，它包括霧化器、霧化室和燃燒器三

5、部分。霧化器的作用是將試液霧化，并使霧滴均勻化。霧滴越小，火焰中生成的基態(tài)原子就越多。霧化室的作用，一是使較大霧粒沉降，凝聚從廢液口排除；二是使霧粒與燃?xì)?，助燃?xì)饩鶆蚧旌闲纬蓺馊苣z，再進(jìn)入火焰原子化；三是起緩沖穩(wěn)定混合氣氣壓的作用，以便使燃燒氣產(chǎn)生穩(wěn)定的火焰。燃燒器的作用是產(chǎn)生火焰，使進(jìn)入火焰的試樣氣溶膠蒸發(fā)和原子化，常用的是單縫燃燒器。 燃燒火焰由不同種類的氣體混合物產(chǎn)生，常用的有空氣乙炔、氧化亞氮乙炔火焰。另外還有空氣氫、氬氫火焰，但由于溫度低，化學(xué)干擾和基體干擾較大，實(shí)際工作中很少應(yīng)用?；鹧骖愋突鹧骖愋妥畲鬁囟茸畲鬁囟葰?氫1577空氣-氫2045空氣-乙炔2300氧化亞氮-乙炔2955

6、石墨爐原子化器（GRAPHITE FURNACE ATOMIZER） 其基本原理就是將樣品通過進(jìn)樣器注入石墨管中，并以石墨管作為電阻發(fā)熱體，通電后使電阻發(fā)熱體升溫，達(dá)到樣品原子化的目的。 石墨爐原子化器由加熱電源、保護(hù)系統(tǒng)、石墨爐部分組成。 加熱電源提供大電流給石墨管兩端的石墨錐、石墨帽，并傳導(dǎo)給石墨管，使其產(chǎn)生高達(dá)3000的高溫，將置于管中的被測元素變?yōu)榛鶓B(tài)的原子蒸汽。 保護(hù)系統(tǒng)分為氣體與冷卻水保護(hù)。氣體使用惰性氣體，保證石墨管在高溫的狀態(tài)下不會(huì)被氧化。冷卻水保證石墨爐在開始第二次測試前可以迅速冷卻到室溫狀態(tài)。 石墨爐原子化器原子化效率高，靈敏度優(yōu)于火焰原子化方法。石墨爐的加熱： 干燥階段，

7、管加熱到約 100，樣品中的水完全蒸發(fā)。 灰化階段，管加熱到 400 1000 ，有機(jī)物質(zhì)和其他共存物質(zhì)分解和蒸發(fā)。原子化階段，加熱到 1400 3000 ，留在管中的金屬鹽類原子化。 氫化物發(fā)生原子化器（HYDROGEN GENERATION ATOMIZER） 一定酸度下，用強(qiáng)還原劑KBH4或NaBH4將As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti元素還原成極易揮發(fā)與易受熱分解的氫化物。 載氣將這些氫化物送入石英管后，在低溫下即可進(jìn)行原子化檢測。 特點(diǎn)：原子化溫度低，基體干擾和化學(xué)干擾小。冷蒸氣發(fā)生器原子化器（COLD ATOM ATOMIZER） 低溫原子化方法（一般700900C）；

8、專門用于汞的測定酸性溶液中， SnCl2將無機(jī)汞化物還原為金屬汞，它在常溫常壓下易形成汞原子蒸氣。用載氣將汞蒸氣導(dǎo)入石英吸收管中進(jìn)行測定。 特點(diǎn)：常溫測量；靈敏度、準(zhǔn)確度較高（可達(dá)10-8g）作用：將所需的共振吸收線與鄰近干擾線分離。 為了防止原子化時(shí)產(chǎn)生的輻射不加選擇地都進(jìn)入檢測器以及避免光電倍增管的疲勞，單色器通常配置在原子化器后。 單色器中的關(guān)鍵部件是色散元件，現(xiàn)多用光柵。單色器單色器 主要由檢測器、放大器、對數(shù)變換器、顯示裝置所組成。 檢測器的作用是將單色器分出的光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，常用光電倍增管。檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)三、測定方法測定條件的選擇分析線 通常選擇共振吸收線作為分析線。 狹縫寬

9、度 目標(biāo)分析線附近若沒有其他光譜線，適當(dāng)增大狹縫寬可得到足夠的能量，有利于增加靈敏度，若目標(biāo)分析線附近有其較多他光譜線，狹縫太寬會(huì)使光譜儀分辨能力降低，靈敏度變差。空心陰極燈的工作電流 燈電流的大小接影響燈放電的穩(wěn)定性和銳線光的輸出強(qiáng)度，即燈的輻射強(qiáng)度。在一定的范圍內(nèi)增大燈電流可以提高輻射強(qiáng)度，以增強(qiáng)測定靈敏度。但燈電流過大會(huì)加快燈內(nèi)惰性氣體的消耗而縮短燈的使用壽命，并造成放電不正常，使燈輻射強(qiáng)度穩(wěn)定性降低。而如果燈電流過低，透過光就會(huì)太弱，需提高光電倍增管靈敏度的增益，此時(shí)會(huì)增加噪聲而造成信噪比嚴(yán)重下降。在實(shí)際工作中，應(yīng)在保證放電穩(wěn)定和足夠光強(qiáng)的條件下，盡量選用低的工作電流。原子化條件的選擇

10、 在火焰原子化法中，火焰的選擇和調(diào)節(jié)是保證原子化效率的關(guān)鍵之一。 石墨爐原子化法中，原子化程序要經(jīng)過干燥、灰化、原子化和凈化幾個(gè)階段，各階段的溫度與持續(xù)時(shí)間，均要通過實(shí)驗(yàn)選擇。 原子吸收光譜分析的干擾有電離干擾、物理干擾、光譜干擾、化學(xué)干擾和背景吸收等。 干擾及其抑制干擾及其抑制電離干擾現(xiàn)象： 待測元素在原子化過程中發(fā)生電離，使參與吸收的基態(tài)原子數(shù)減少而造成吸光度下降。消除方法： 加入消電離劑（常用堿金屬元素）。例如，測定Ca時(shí)加入一定量的消電離劑KCl，可消除Ca的電離干擾。物理干擾現(xiàn)象： 試樣在處理、轉(zhuǎn)移、蒸發(fā)和原子化過程中，由于試樣物理特性的變化引起吸光度下降。消除方法： 可通過配制與試

11、樣組成相近的對照品或采用標(biāo)準(zhǔn)加入法來消除。光學(xué)干擾 原子光譜對分析線的干擾。包括光譜線干擾和非吸收線干擾。光譜線干擾：現(xiàn)象 光譜線干擾是試樣中共存元素的吸收線與待測元素的分析線相近（吸收線重疊）而產(chǎn)生的干擾。消除方法： 另選波長或用化學(xué)方法分離干擾元素。非吸收線干擾現(xiàn)象： 原子化過程中生成的氣體分子、氧化物、鹽類等對共振線的吸收及微小固體顆粒使光產(chǎn)生散射而引起的干擾。消除方法： 鄰近線法、連續(xù)光源（在紫外光區(qū)通常用氘燈）法、塞曼（Zeeman）效應(yīng)法等?；瘜W(xué)干擾現(xiàn)象： 在溶液或氣相中由于待測元素與其他共存組分之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而影響待測元素化合物的離解和原子化。消除方法： 加入釋放劑、加保護(hù)劑、

12、適當(dāng)提高火焰溫度等。定量分析方法1、標(biāo)準(zhǔn)曲線法：標(biāo)樣和試樣分析測量條件要穩(wěn)定一致；要正確扣除空白，消除干擾；標(biāo)準(zhǔn)系列濃度選點(diǎn)均勻，包含在吸收定律直線范圍，一般不超過兩個(gè)數(shù)量級；控制分析曲線吸光度值在線性范圍內(nèi)。 取若干份體積相同的試液（CX），依次按比例加入不同量的待測物的標(biāo)準(zhǔn)溶液（C0），定容后濃度依次為：cx+0， cx+cs ， cx +2cs ， cx +3cs ， cx +4cs 分別測得吸光度為：A0，A1，A2，A3，A4。 如將直線外推至與橫坐標(biāo)相交，此時(shí)濃度cx即為試樣中被測元素的濃度。2、標(biāo)準(zhǔn)加入法： 當(dāng)試樣基體影響較大，又沒有純凈的基體空白，或測定純物質(zhì)中極微量的元素時(shí)，可以采用此法。四、儀器維護(hù)及注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)用器皿：使用前用10%20%的硝酸浸泡過夜。乙炔作為燃燒氣，需要檢查鋼瓶和儀器之間的連接器以防泄漏，特別是更換鋼瓶之后需要使用肥皂水或?qū)Ｓ玫男孤z測器進(jìn)行檢測。氧化亞氮，氫，氬等，鋼瓶主閥要打開足夠。而乙炔，不要轉(zhuǎn)動(dòng)鋼瓶主閥超過 1.5 圈，防止丙酮或DMF 從瓶中流出。（1 圈或1.5 圈）。氣體