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1、第六章 原子吸收光譜法( Atomic Absorption Spectrometry, AAS )概 述原子吸收光譜法:又稱(chēng)原子吸收分光光度法 根據(jù)物質(zhì)的基態(tài)原子蒸氣對(duì)同類(lèi)原子的特征輻射的吸收作用來(lái)進(jìn)行元素定量分析的方法。原子吸收光譜分析的基本過(guò)程: 如欲測(cè)定試樣中某元素含量,用該元素的銳線(xiàn)光源發(fā)射出特征輻射,試樣在原子化器中被蒸發(fā)、解離為氣態(tài)基態(tài)原子,當(dāng)元素的特征輻射通過(guò)該元素的氣態(tài)基態(tài)原子區(qū)時(shí),元素的特征輻射因被氣態(tài)基態(tài)原子吸收而減弱,經(jīng)過(guò)色散系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)后,測(cè)得吸光度,根據(jù)吸光度與被測(cè)定元素的濃度線(xiàn)性關(guān)系,從而進(jìn)行元素的定量分析。AAS的特點(diǎn)(1)檢出限低,靈敏度高 火焰原子吸收法的
2、檢出限可達(dá)到ngml-1級(jí),石墨爐原子吸收法的檢出限可達(dá)到10-10-10-14g。(2)準(zhǔn)確度好 火焰原子吸收法的相對(duì)誤差為小于1%,石墨爐原子吸收法的相對(duì)誤差一般約為3%-5%。(3)選擇性好 多數(shù)情況下,共存元素對(duì)被測(cè)元素不產(chǎn)生干擾。(4)分析速度快 用P-E5000型自動(dòng)原子吸收儀在35min,能連續(xù)測(cè)定50個(gè)試樣中的6中元素。(5)應(yīng)用范圍廣 可測(cè)定的元素多達(dá)70余種,可以測(cè)定金屬、非金屬和有機(jī)化合物。(6)儀器簡(jiǎn)單,操作方便 原子吸收光譜法的不足之處:多種元素同時(shí)測(cè)定尚有困難,有相當(dāng)一些元素的測(cè)定靈敏度還不能令人滿(mǎn)意。AAS的特點(diǎn)AAS的基本原理一、共振線(xiàn) 1.原子的能級(jí)與躍遷 基
3、態(tài)第一激發(fā)態(tài),吸收一定頻率的輻射能量。產(chǎn)生的吸收線(xiàn)叫共振吸收線(xiàn)(簡(jiǎn)稱(chēng)共振線(xiàn)) 吸收光譜 激發(fā)態(tài)基態(tài),發(fā)射出一定頻率的輻射。所釋放的光線(xiàn)叫共振發(fā)射線(xiàn)(也簡(jiǎn)稱(chēng)共振線(xiàn)) 發(fā)射光譜 2.元素的特征譜線(xiàn) 1)各種元素的原子結(jié)構(gòu)和外層電子排布不同 躍遷吸收能量不同具有特征性 2)各種元素的基態(tài)第一激發(fā)態(tài) 最易發(fā)生、吸收最強(qiáng)、最靈敏線(xiàn),特征譜線(xiàn) 3)利用特征譜線(xiàn)(共振線(xiàn))可以進(jìn)行定量分析。二、原子吸收光譜輪廓與譜線(xiàn)變寬 1.吸收定律Iv=I0exp( -Kvl ) I0、 Iv分別是頻率為v的入射光和透過(guò)光的強(qiáng)度; Kv為原子蒸氣對(duì)頻率為v的入射光的吸收系數(shù);l 為原子蒸氣的寬度。AAS的基本原理原子結(jié)構(gòu)較
4、分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,理論上應(yīng)產(chǎn)生線(xiàn)狀光譜吸收線(xiàn)。實(shí)際上用特征吸收頻率左右范圍的輻射光照射時(shí),獲得一峰形吸收,具有一定寬度。透射光強(qiáng)度Iv 和吸收系數(shù)Kv與輻射頻率v有關(guān). 以Iv與v 作圖, 以Kv與 作圖。 2.吸收線(xiàn)的輪廓和變寬AAS的基本原理表征吸收線(xiàn)輪廓(峰)的參數(shù):中心頻率O(峰值頻率) :最大吸收系數(shù)對(duì)應(yīng)的頻率中心波長(zhǎng)(nm) :最大吸收系數(shù)對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)半寬度O(吸收線(xiàn)寬度):峰值吸收值一半處的頻率 原子吸收線(xiàn)的寬度約為10-3-10-2nm(折合成波長(zhǎng))。AAS的基本原理3.吸收峰變寬原因 自然變寬(N或N): 在無(wú)外界條件影響時(shí),譜線(xiàn)的固有寬度稱(chēng)為自然寬度,它與原子發(fā)生能級(jí)間躍遷時(shí)激發(fā)
5、態(tài)原子的平均壽命(10-8-10-5 s)有關(guān),壽命越長(zhǎng),則譜線(xiàn)寬度就越窄,自然寬度造成的影響與其他因素相比可以忽略不計(jì)。AAS的基本原理T為絕對(duì)溫度,Ar為相對(duì)原子質(zhì)量。 溫度升高,原子的相對(duì)熱運(yùn)動(dòng)劇烈,熱寬度增大。即使在溫度較低時(shí),也比自然寬度要嚴(yán)重,因此必須引起注意。多普勒變寬(D或D): 由于原子在空間作無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)所引起的譜線(xiàn)變寬,因而又稱(chēng)為熱變寬。AAS的基本原理勞倫茲(Lorentz)變寬(L或L): 由于原子相互碰撞使能量發(fā)生稍微變化。待測(cè)原子和其他原子碰撞,通常L為10-4-10-3,勞倫茲變寬隨外界氣體壓力的升高而加劇,又稱(chēng)為壓力變寬。AAS的基本原理赫魯茲馬克(Holtz
6、mark)變寬(R或R): 同種原子碰撞,又稱(chēng)為共振變寬, R隨著待測(cè)元素原子密度升高而增大,在原子吸收法中,測(cè)定元素的濃度較低,R一般可以忽略不計(jì) 。 自吸變寬: 光源輻射共振線(xiàn)被光源周?chē)^冷的同種原子所吸收的現(xiàn)象叫做自吸,自吸現(xiàn)象使譜線(xiàn)強(qiáng)度降低,同時(shí)導(dǎo)致譜線(xiàn)變寬。AAS的基本原理 除上述的變寬原因之外,還有電場(chǎng)致寬、磁場(chǎng)致寬。但在通常原子吸收實(shí)驗(yàn)條件下,吸收線(xiàn)輪廓主要受多普勒變寬和勞倫茲變寬的影響。當(dāng)采用火焰原子化器時(shí),勞倫茲變寬(壓力變寬)為主要因素;當(dāng)采用無(wú)火焰原子化器時(shí),多普勒變寬(熱變寬)占主要地位。 譜線(xiàn)變寬往往會(huì)導(dǎo)致原子吸收分析的靈敏度下降。AAS的基本原理三、基態(tài)原子數(shù)與原子
7、化溫度 在原子化過(guò)程中,多數(shù)原子處于基態(tài),有部分原子成為激發(fā)態(tài)原子。在處于一定條件的熱平衡狀態(tài)下,激發(fā)態(tài)原子數(shù)Ni與基態(tài)原子數(shù)N0之間的關(guān)系可用波耳茲曼方程表示 gi和gO分別為激發(fā)態(tài)和基態(tài)的統(tǒng)計(jì)權(quán)重,Ei表示激發(fā)能。溫度越高,Ni/N0值越大。通常原子化火焰溫度低于3000K,激發(fā)態(tài)原子數(shù)Ni與基態(tài)原子數(shù)No之比較小,一般1%. 可以用基態(tài)原子數(shù)代表待測(cè)元素的原子總數(shù)N。AAS的基本原理例題計(jì)算2000K和3000K時(shí), Na589.0nm的激發(fā)態(tài)與基態(tài)原子數(shù)之比各為多少?已知gi/g0=2解:T=2000K:T=3000K:結(jié)論:Ni/N0值小于1%,基態(tài)占原子總數(shù)的99%以上,可以用N0
8、代表原子化器中原子總數(shù)N。四、原子吸收法的測(cè)量1. 積分吸收測(cè)量法 測(cè)量氣態(tài)基態(tài)原子吸收共振線(xiàn)的總能量稱(chēng)為積分吸收測(cè)量法。它相當(dāng)于吸收線(xiàn)輪廓下面所包圍的整個(gè)面積。AAS的基本原理 1955年澳大利亞物理學(xué)家沃爾士提出采用銳線(xiàn)光源,測(cè)量吸收線(xiàn)的峰值吸收。 所謂銳線(xiàn)光源:能發(fā)射出譜線(xiàn)半寬度很窄的(0.0005-0.002nm)輻射線(xiàn)的光源。峰值吸收是采用測(cè)定吸收線(xiàn)中心的極大吸收系數(shù)K0來(lái)代替積分吸收的方法來(lái)測(cè)定元素含量的。2.峰值吸收測(cè)量法AAS的基本原理銳線(xiàn)光源的條件(1)銳線(xiàn)光源輻射的發(fā)射線(xiàn)與原子吸收線(xiàn)的中心頻率完全一致;(2)銳線(xiàn)光源發(fā)射線(xiàn)的半寬度比吸收線(xiàn)的半寬度更窄,一般為吸收線(xiàn)半寬度的1
9、/51/10。v0I發(fā)射線(xiàn)吸收線(xiàn)AAS的基本原理AAS的基本原理朗伯(Lambert)比耳(Beer)光的吸收程度和吸收層厚度的關(guān)系A(chǔ)b光的吸收程度和吸收物濃度之間的關(guān)系 A c 朗伯比耳定律 A= bc吸光光度法的理論基礎(chǔ)和定量測(cè)定的依據(jù) 試樣經(jīng)原子化后獲得的原子蒸氣吸收銳線(xiàn)光源的輻射并遵守朗伯-比爾定律: 在一定溫度下,vD為常數(shù),吸收厚度 l一定,基態(tài)原子數(shù)與被測(cè)定物質(zhì)中元素的濃度c成正比。原子吸收測(cè)量的基本關(guān)系式 當(dāng)吸收厚度一定,在一定實(shí)驗(yàn)條件下,吸光度與被測(cè)元素的含量成線(xiàn)性關(guān)系。 A = KCAAS的基本原理一、光源二、原子化系統(tǒng)三、分光系統(tǒng)四、檢測(cè)系統(tǒng)原子吸收光譜儀原子吸收光譜儀儀
10、器流程 儀器主要由銳線(xiàn)光源、原子化器、分光系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)等部分組成。一、光 源 提供待測(cè)元素的特征光譜。獲得較高的靈敏度和準(zhǔn)確度。(1)能發(fā)射待測(cè)元素的共振線(xiàn);(2)能發(fā)射銳線(xiàn);(3)輻射光強(qiáng)度大,穩(wěn)定性好。1、作用:光源應(yīng)滿(mǎn)足如下要求:2.空心陰極燈( Hollow Cathode Lamp,HCL ),又稱(chēng)元素?zé)簦菏⒋瓣?yáng)極陰極云母屏蔽惰性氣體:氖或氬一、光 源空心陰極燈的原理 施加適當(dāng)電壓時(shí),電子將從空心陰極內(nèi)壁流向陽(yáng)極; 與充入的惰性氣體碰撞而使之電離,產(chǎn)生正電荷,其在電場(chǎng)作用下,向陰極內(nèi)壁猛烈轟擊; 使陰極表面的金屬原子濺射出來(lái),濺射出來(lái)的金屬原子再與電子、惰性氣體原子及離子發(fā)生撞碰
11、而被激發(fā),于是陰極內(nèi)輝光中便出現(xiàn)了陰極物質(zhì)和內(nèi)充惰性氣體的光譜。 用不同待測(cè)元素作陰極材料,可制成相應(yīng)空心陰極燈。 空心陰極燈的輻射強(qiáng)度與燈的工作電流有關(guān),增大電流可以增加發(fā)光強(qiáng)度,但工作電流過(guò)大,會(huì)使輻射的銳線(xiàn)譜帶變寬,縮短燈的使用壽命。 1.優(yōu)缺點(diǎn):(1)輻射光強(qiáng)度大,穩(wěn)定,譜線(xiàn)窄,燈容易更換。(2)每測(cè)一種元素需更換相應(yīng)的燈。2. 空心陰極燈的使用注意事項(xiàng):(1)空心陰極燈使用前應(yīng)預(yù)熱2030min,使燈的發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到穩(wěn)定;(2) 點(diǎn)燃后可從燈發(fā)射出光的顏色判斷燈的工作是否正常HCL的優(yōu)缺點(diǎn)及注意事項(xiàng)(3)元素?zé)糸L(zhǎng)期不用,應(yīng)定期(每月或每隔二、三)點(diǎn)燃處理1h(4)使用元素?zé)魰r(shí)應(yīng)輕拿輕放
12、,低熔點(diǎn)的燈用完后,要等冷卻后才能移動(dòng)。HCL的優(yōu)缺點(diǎn)及注意事項(xiàng)motorizedMirror固定4 燈位 方法:充氖氣的燈發(fā)射光的顏色是橙紅色;充氬氣的燈是淡紫色;當(dāng)燈內(nèi)有雜質(zhì)氣體時(shí),發(fā)射光的顏色變淡, 如充氖氣的燈,顏色可變?yōu)榉奂t,發(fā)藍(lán)或發(fā)白。二、原子化系統(tǒng)1.作用: 將試樣蒸發(fā)并使待測(cè)元素轉(zhuǎn)變成基態(tài)原子蒸氣。2.原子化方法: 火焰原子化法 非火焰原子化法電熱高溫石墨管,激光。3.火焰原子化裝置由四部分組成: 霧化器 霧化室 供氣系統(tǒng) 燃燒器霧化器作用:將試液霧化原理:采用同心型氣動(dòng)霧化器,以具有一定壓力的壓縮空氣為助燃?xì)膺M(jìn)入霧化器,試樣沿毛細(xì)管吸入再?lài)姵?,被快速通入的助燃?xì)夥稚⒊伸F粒,撞
13、擊球使霧粒進(jìn)一步霧化。霧化器的效率一般在10%左右。霧化室 又稱(chēng)為預(yù)混室,它的作用是:使較大霧粒沉降、凝聚從廢液口排出;使霧粒與燃?xì)狻⒅細(xì)饩鶆蚧旌闲纬蓺馊苣z,再進(jìn)入火焰原子化;起“緩沖”穩(wěn)定混合氣氣壓作用,使燃燒器產(chǎn)生穩(wěn)定火焰。燃燒器作用:使燃?xì)庠谥細(xì)獾淖饔孟滦纬苫鹧?,使進(jìn)入火焰的試樣微粒原子化。燃燒器是用不銹鋼材料制成的,耐高溫、耐腐蝕。火焰類(lèi)型: 化學(xué)計(jì)量火焰:溫度高,干擾少,穩(wěn)定,背景低,常用。 富燃火焰:還原性火焰,燃燒不完全,測(cè)定較易形成難熔 氧化物的元素Mo、Cr稀土等。 貧燃火焰:火焰溫度低,氧化性氣氛,適用于堿金屬測(cè)定。 火焰原子化的過(guò)程包括:霧粒的脫溶干燥、氣化解離成為基
14、態(tài)原子蒸氣。MX(l)脫溶MX(s)氣化MX(g)原子化M0(g) + X0(g)M0(g)激發(fā)M*(g)電離M+(g) + e -火焰原子化器 火焰原子化器操作簡(jiǎn)便,但霧化效率低,原子化效率也低?;鶓B(tài)原子在火焰吸收區(qū)中停留的時(shí)間約10-4s,同時(shí)原子蒸氣在火焰中被大量氣體稀釋?zhuān)蛊潇`敏度較低?;鹧鏈囟鹊倪x擇: (a)保證待測(cè)元素充分離解為基態(tài)原子的前提下,盡量采用低溫火焰; (b)火焰溫度越高,產(chǎn)生的熱激發(fā)態(tài)原子越多; (c)火焰溫度取決于燃?xì)馀c助燃?xì)忸?lèi)型,常用空氣-乙炔,最高溫度2600K能測(cè)35種元素。火焰原子化器非火焰原子化器 又稱(chēng)為電熱原子化器,其種類(lèi)很多,如電熱高溫石墨爐、石墨坩堝
15、、石墨碳棒爐、鎳爐、高頻感應(yīng)加熱爐、空心陰極濺射等。其中應(yīng)用最廣泛的是電熱高溫石墨爐。石墨爐原子化器的結(jié)構(gòu)由三部分組成:爐體,石墨管,電、水、氣供應(yīng)系統(tǒng)。 石墨管:由致密石墨制成,管中央上方開(kāi)有進(jìn)樣孔,試液用微量注射器或蠕動(dòng)泵自動(dòng)進(jìn)樣。爐體: 由電極、石墨錐、水冷卻套管、載氣和保護(hù)氣氣路、石英窗等組成。石墨錐具有固定石墨管和導(dǎo)電作用;冷卻水使?fàn)t體降溫;外氣路中Ar氣體沿石墨管外壁流動(dòng),冷卻保護(hù)石墨管防止其被氧化;內(nèi)氣路中Ar氣體由石墨管兩端流入,從中心進(jìn)樣孔流出,用來(lái)保護(hù)原子不被氧化,同時(shí)排除干燥和灰化過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽。加熱電源:惰性氣體保護(hù)下,用10-25V低電壓、400-600A大電流的交
16、流電,通過(guò)電極和石墨錐向石墨管供電,使石墨管迅速升溫,將試樣原子化,最高溫度可達(dá)3000K以上。石墨爐原子化器原子化過(guò)程干燥:石墨爐以小電流工作,溫度控制在稍高于溶劑的沸點(diǎn) 趕掉溶劑,以避免在灰化、原子化時(shí)試樣飛濺。 如:水溶液的干燥溫度:105-110?;一撼ヒ讚]發(fā)的基體和有機(jī)物,以減少分子吸收。 灰化溫度: 500-800,灰化時(shí)間:10-20s。原子化:石墨爐繼續(xù)升溫至待測(cè)元素的原子化溫度,試樣 氣化后解離成基態(tài)原子蒸氣。 原子化溫度: 1800-3000,時(shí)間:5-8s。 也可以通過(guò)作圖的方法找到最佳原子化溫度和時(shí)間。 凈化:在高溫下除去留在石墨爐中的基體殘留物,稱(chēng)之為 空燒或清洗
17、。 除殘溫度: 2500-3200,時(shí)間: 3- 5s。缺點(diǎn):試樣組成不均勻性的影響較大,測(cè)定精密度一般在2%-5%,共存化合物的干擾比火焰原子化法大,測(cè)定速度慢,操作不夠簡(jiǎn)便,裝置復(fù)雜。優(yōu)點(diǎn):原子化程度高,試樣用量少(0.5-10L), 可測(cè)固體及粘稠試樣,靈敏度高,絕對(duì)檢測(cè) 下限10-13 g,比火焰法高1000倍。石墨爐原子化器的特點(diǎn)三、分光系統(tǒng)作用:使銳線(xiàn)光源輻射的共振線(xiàn)能正確通過(guò)或聚焦于原子化區(qū),并把透過(guò)光聚焦于單色器的入射狹縫。外光路內(nèi)光路 內(nèi)光路即單色器,它包括入射狹縫、光柵、凹面反射 鏡和出射狹縫。 空心陰極燈輻射出的元素特征線(xiàn)的半寬度雖然很窄,但陰極材料的不純及惰性氣體本身的
18、輻射導(dǎo)致元素共振線(xiàn)附近可能存在干擾譜線(xiàn),需要單色器將待測(cè)元素的共振線(xiàn)與鄰近線(xiàn)分開(kāi)。又稱(chēng)為照明系統(tǒng),它是由銳線(xiàn)光源和兩個(gè)透鏡組成的。(2)分辨率:儀器分開(kāi)相鄰兩條譜線(xiàn)的能力。用該兩條 譜線(xiàn)的平均波長(zhǎng)與其波長(zhǎng)差的比值 /表示; 2.單色器性能參數(shù)(1)線(xiàn)色散率(D):兩條譜線(xiàn)間的距離與波長(zhǎng)差的比值 X/。實(shí)際工作中常用其倒數(shù) /X;(3)通帶寬度(W):指通過(guò)單色器出射狹縫的光的波長(zhǎng) 范圍。當(dāng)?shù)咕€(xiàn)色散率(D)一定時(shí),可通過(guò)選擇狹縫 寬度(S)來(lái)確定: W=DS由于原子吸收儀的倒線(xiàn)色散率是固定的,增大光譜通帶即增大狹縫寬度,出射光的強(qiáng)度增大,但儀器的分辨率降低。因此根據(jù)譜線(xiàn)的強(qiáng)度和儀器的分辨率選擇光
19、譜通帶。單色器 1.單色器的作用 :將待測(cè)元素的共振線(xiàn)與鄰近線(xiàn)分開(kāi)。四、檢測(cè)系統(tǒng)包括光電倍增管、檢波放大器和讀出裝置。作用:將待測(cè)光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),經(jīng)過(guò)檢波放大、 數(shù)據(jù)處理后顯示結(jié)果。原子吸收分光光度計(jì)的類(lèi)型(1)按光束數(shù)分類(lèi)單光束分光光度計(jì)雙光束分光光度計(jì)(2)按波道數(shù)分類(lèi)單道分光光度計(jì)雙道分光光度計(jì)多道分光光度計(jì)AAS的干擾及其抑制干擾效應(yīng)按其性質(zhì)和產(chǎn)生的原因可分為四類(lèi):物理干擾、化學(xué)干擾、電離干擾、光譜干擾一、物理干擾及其抑制 試樣在轉(zhuǎn)移、蒸發(fā)過(guò)程中物理因素變化引起的干擾效應(yīng),主要影響試樣噴入火焰的速度、進(jìn)樣量、霧化效率、原子化效率、霧滴大小等。屬于物理干擾的因素有:溶液的粘度、表面張
20、力、密度、溶劑的蒸汽壓和霧化氣體的壓力等。(1)配制與待測(cè)試樣溶液相似組成的標(biāo)準(zhǔn)溶液,并在相同 條件下進(jìn)行測(cè)定。(2)盡可能避免使用粘度大的硫酸、磷酸來(lái)處理試樣;當(dāng) 試樣濃度較高時(shí),適當(dāng)稀釋試液也可以抑制物理干擾。二、化學(xué)干擾及其抑制 待測(cè)元素與其它組分之間的化學(xué)作用,生成了難揮發(fā)或難解離的化合物,使基態(tài)原子數(shù)目減少所引起的干擾效應(yīng)。影響到待測(cè)元素的原子化效率,是主要干擾源。AAS的干擾及其抑制1、化學(xué)干擾的類(lèi)型(1)待測(cè)元素與其共存物質(zhì)作用生成難揮發(fā)的化合物,致 使參與吸收的基態(tài)原子減少。 例:a、鋁、硅、硼、鈦、鈹在火焰中易生成難熔化合物 b、硫酸鹽、硅酸鹽與鋁生成難揮發(fā)物。(2)待測(cè)離子
21、發(fā)生電離反應(yīng),生成離子,不產(chǎn)生吸收,總 吸收強(qiáng)度減弱,電離電位6eV的元素易發(fā)生電離,火焰 溫度越高,干擾越嚴(yán)重,(如堿及堿土元素)。2、消除和抑制化學(xué)干擾的方法(1)提高火焰溫度 適當(dāng)提高火焰溫度使難揮發(fā)、難解離的化合物較完全基態(tài)原子化。采用N2O-C2H2火焰,可提高原子化效率。AAS的干擾及其抑制(2)加入釋放劑 與干擾元素生成更穩(wěn)定或更難揮發(fā)的化合物,使待測(cè)元素釋放出來(lái)。 例:火焰原子吸收法測(cè)定鈣,磷酸鹽的存在會(huì)生成難揮發(fā)的Ca2P2O7,此時(shí)可以加入LaCl3,則La3+與PO43-生成熱更穩(wěn)定的LaPO4,抑制了磷酸根對(duì)鈣測(cè)定的干擾。常用的釋放劑:LaCl3、Sr(NO3)2等。(
22、3)加入保護(hù)劑 待測(cè)元素或干擾元素形成穩(wěn)定的絡(luò)合物,防止待測(cè)元素與干擾物質(zhì)生成難揮發(fā)化合物。 例:火焰原子吸收法測(cè)定鈣,磷酸鹽的存在會(huì)生成難揮發(fā)的Ca2P2O7,加入EDTA,生成EDTA-Ca絡(luò)合物,該絡(luò)合物在火焰中易于原子化,避免磷酸根與鈣作用。常用的保護(hù)劑:EDTA、8-羥基喹林、乙二醇等。AAS的干擾及其抑制2、消除和抑制化學(xué)干擾的方法(4)加入基體改進(jìn)劑 石墨爐原子吸收光譜分析中,加入某些化學(xué)試劑于試液或石墨管中,改變基體或被測(cè)元素的熱穩(wěn)定性,避免化學(xué)干擾,這些化學(xué)試劑稱(chēng)為基體改進(jìn)劑。 例:測(cè)定海水中Cu、Fe、Mn,加入基體改進(jìn)劑NH4NO3,使NaCl基體轉(zhuǎn)變成易揮發(fā)的NH4Cl
23、和NaNO3,使其在原子化之前低于500的灰化階段除去。(5)化學(xué)分離法 用化學(xué)方法將待測(cè)元素與干擾元素分離。 常用的化學(xué)分離法:萃取法、離子交換法、沉淀法。AAS的干擾及其抑制2、消除和抑制化學(xué)干擾的方法三、電離干擾及其抑制 某些易電離元素在火焰中產(chǎn)生電離,使基態(tài)原子數(shù)減少,降低了元素測(cè)定的靈敏度,這種干擾稱(chēng)為電離干擾。電離干擾的程度與火焰溫度及元素種類(lèi)有關(guān)。消除和抑制電離干擾的方法: 采用低溫火焰或在試液中加入過(guò)量的更易電離的化合物(消電離劑),能夠有效地抑制待測(cè)元素的電離。在火焰溫度下,消電離劑首先電離,產(chǎn)生大量的電子,抑制了被測(cè)元素的電離。例:測(cè)定鈣時(shí)存在電離干擾,加入一定量消電離劑K
24、Cl可以抑制鈣的電離干擾常用的消電離劑:CsCl、KCl、NaCl等AAS的干擾及其抑制四、光譜干擾及其抑制 光譜干擾主要分為譜線(xiàn)干擾和背景干擾兩種。主要來(lái)源于光源和原子化器。1. 譜線(xiàn)干擾和抑制發(fā)射線(xiàn)的鄰近線(xiàn)的干擾:指空心陰極燈的元素、雜質(zhì)或載氣元素的發(fā)射線(xiàn)與待測(cè)元素共振線(xiàn)的重疊干擾。吸收線(xiàn)重疊的干擾:指試樣中共存元素吸收線(xiàn)與待測(cè)元素共振線(xiàn)的重疊干擾。譜線(xiàn)干擾的抑制:減小單色器的光譜通帶寬度,提高儀器的分辨率,使元素的共振線(xiàn)與干擾譜線(xiàn)完全分開(kāi)?;蜻x擇其它吸收線(xiàn)等方法抑制譜線(xiàn)干擾。AAS的干擾及其抑制2. 背景干擾和抑制 背景干擾主要是指原子化過(guò)程中產(chǎn)生的分子吸收和固體微粒產(chǎn)生的光散射干擾效應(yīng)
25、。 分子吸收干擾主要來(lái)源于在原子化過(guò)程中生成的氣體分子、單氧化物、單氫氧化物、鹽類(lèi)分子對(duì)元素共振線(xiàn)的吸收。其產(chǎn)生的背景干擾比較嚴(yán)重。 光散射干擾是固體微粒對(duì)共振線(xiàn)的散射造成的假吸收,當(dāng)吸收線(xiàn)在短波且基體濃度很高時(shí),光散射干擾較嚴(yán)重。AAS的干擾及其抑制(2)光譜背景的校正用鄰近非共振線(xiàn)校正背景 用分析線(xiàn)測(cè)量原子吸收與背景吸收的總吸光度,在分析線(xiàn)鄰近選一條非共振線(xiàn),此時(shí)測(cè)出的是背景吸收,兩次測(cè)量值之差即為校正背景后的吸光度。這種校正方法準(zhǔn)確度較差,只適用于分析線(xiàn)附近背景分布比較均勻的情況?;鹧妫焊淖兓鹧骖?lèi)型、燃助比、調(diào)節(jié)火焰觀測(cè)區(qū)高度。石墨爐:選用適當(dāng)?shù)幕w改進(jìn)劑。(1)光譜背景干擾的抑制AAS
26、的干擾及其抑制2. 背景干擾和抑制用塞曼效應(yīng)校正背景 塞曼效應(yīng)校正背景是磁場(chǎng)將吸收線(xiàn)分裂為具有不同偏振方向的組分,利用這些分裂的偏振成分來(lái)區(qū)別被測(cè)元素和背景吸收。塞曼效應(yīng)校正背景的準(zhǔn)確度高,但儀器價(jià)格較貴。 用銳線(xiàn)光源測(cè)定分析線(xiàn)的原子吸收和背景吸收的總吸光度再用氘燈(紫外區(qū))或碘鎢燈(可見(jiàn)區(qū))在同一波長(zhǎng)測(cè)定背景吸收,計(jì)算兩次測(cè)定吸光度之差,即為校正背景后的吸光度。由于空心陰極燈與氘燈兩種光源放電性質(zhì)不同,能量分布不同,會(huì)導(dǎo)致背景校正不足或過(guò)度。用連續(xù)光源校正背景AAS的干擾及其抑制(2)光譜背景的校正AAS的定量分析一、定量分析方法(一)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)法 配制一系列濃度不同的標(biāo)準(zhǔn)溶液,在相同測(cè)定條件
27、下,測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)系列溶液和待測(cè)試樣溶液的吸光度,繪制A-c標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn),由待測(cè)溶液的吸光度值在標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)上得到其含量。(二)標(biāo)準(zhǔn)加入法 當(dāng)試樣組成復(fù)雜,待測(cè)元素含量很低時(shí),應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)加入法進(jìn)行定量分析。 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(cè)物的標(biāo)準(zhǔn)溶液(cO):濃度依次為: cX ,cX+cO ,cX+2cO ,cX+3cO ,cX+4cO 分別測(cè)得吸光度為: AX , A1 , A2 , A3 , A4 直線(xiàn)外推法:以A對(duì)濃度c做圖得一直線(xiàn),圖中CX點(diǎn)即待測(cè)溶液濃度。AAS的定量分析(二)標(biāo)準(zhǔn)加入法(一)靈敏度 1.靈敏度(S) 指在一定濃度時(shí),測(cè)定值(吸光度)的增量(A)與相應(yīng)的待測(cè)元素濃度(或質(zhì)量)的增量(c或m)的比值: Sc=A/c 或 Sm=A/m二、靈敏度和檢出限習(xí)慣上用特征濃度和特征質(zhì)量表征靈敏度AAS的定量分析3特征質(zhì)量能產(chǎn)生1%吸收或產(chǎn)生0.0044吸光度時(shí)所對(duì)應(yīng)的被測(cè)元素的質(zhì)量定義為元素的特征質(zhì)量。 mc=0.0044 s V/A 單位: g /1%s為試液的質(zhì)量濃度(gmL-1 ),V為試液進(jìn)樣體積(mL),A為試液的吸光度。用于石墨爐原子吸收法中表示靈敏度。2特征濃度能產(chǎn)生1%吸收或產(chǎn)生0.0044吸光度時(shí)所對(duì)應(yīng)的被測(cè)元素的質(zhì)量濃度定義為元素的特征濃度。 cc=0.0044 s /A 單位: gmL-1 /1% s為試液的質(zhì)量濃度(gmL-
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