光譜分析實(shí)驗(yàn)講義

1、實(shí)驗(yàn)一 火焰原子發(fā)射光譜法測(cè)定水樣中的鈉一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饣鹧嬖影l(fā)射光譜儀的使用方法。學(xué)習(xí)利用火焰原子發(fā)射光譜測(cè)定水樣中Na+含量的方法。二、基本原理原子發(fā)射光譜分析（ atomic emission spectrosmetry, AES ），是根據(jù)處于激發(fā)態(tài)的待測(cè)元 素原子回到基態(tài)時(shí)發(fā)射的特征譜線對(duì)待測(cè)元素進(jìn)行分析的方法。當(dāng)試樣在等離子體光源中被激發(fā)， 待測(cè)元素會(huì)發(fā)射出特征波長(zhǎng)的輻射，經(jīng)過分光，并按波長(zhǎng)順序記錄下來，根據(jù)特征波 長(zhǎng)譜線的存在情況可以進(jìn)行定性分析，測(cè)量其強(qiáng)度可以進(jìn)行定量分析。原子吸收分光光度法測(cè)定的是占原子總數(shù) 99以上的基態(tài)原子，而原子發(fā)射光譜測(cè)定 的是占原子總數(shù)不到 1的激

2、發(fā)態(tài)原子，所以前者的靈敏度和準(zhǔn)確度比后者高的多。但原子 吸收光譜法適合分析微量、痕量元素，因此，火焰原子發(fā)射光譜法可以分析濃度高的樣品。三、儀器與試劑GGX-9 型原子吸收分光光度計(jì)（使用發(fā)射光譜檢測(cè)功能） 。空氣壓縮機(jī)（應(yīng)備有除水、除油、除塵裝置） 。乙炔鋼瓶。燃?xì)饬髁浚?0.91.2 l/min容量瓶 （50 mL ， 100 mL ， l000 mL） ，移液管 （5 mL） ，燒杯 （100 mL，250 mL）。氯化鈉（光譜純） 。濃硝酸（分析純） 。四、實(shí)驗(yàn)步驟鈉的標(biāo)準(zhǔn)溶液配制（ 1）標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制鈉標(biāo)準(zhǔn)貯備液：稱取光譜純氯化鈉11.7000 g （準(zhǔn)確到0.0001 g），用60

3、 mL硝酸溶液溶解，用去離子水準(zhǔn)確稀釋至1000 mL,搖勻。此溶液濃度為 2 mg/mL （以Na計(jì)）。（ 2）標(biāo)準(zhǔn)溶液配制取Na標(biāo)準(zhǔn)貯備液（2 mg/mL ） 20 mL ,移入100 mL容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度， 搖勻備用，此溶液 Na含量為400馮/mL。工作曲線的繪制分別移取鈉的標(biāo)準(zhǔn)溶液 0.00 mL, 1.00 mL, 3.00 mL, 4.00 mL, 5.00 mL 于50 mL 容量 瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻。以零號(hào)溶液為空白，乙炔壓力為20 kPa的貧燃火焰，在 589.0 nm 的波長(zhǎng)位置分別測(cè)量以上標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度值。將測(cè)得的發(fā)射光強(qiáng)度值對(duì)納溶 液的質(zhì)量

4、濃度作圖,繪出工作曲線。未知樣的分析水樣采集后盡快通過 0.45 m濾膜過濾，取50mL在電爐上加熱蒸至近干，然后立即加1 mL 濃硝酸消解，消解澄清后，繼續(xù)加熱將酸蒸至近干。用制作工作曲線的相同測(cè)量條件測(cè)定其吸光度值，然后由工作曲線查出未知溶液中鈉的質(zhì)量濃度（呃/mL）。在測(cè)定樣品的同時(shí)，用去離子水代替試樣做空白實(shí)驗(yàn)。五、結(jié)果處理根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟 2，以發(fā)射光強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)鈉溶液的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)作圖， 繪制工作曲線。根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟 3，由測(cè)得的未知樣的發(fā)射光信號(hào)強(qiáng)度，在工作曲線查出未知溶液中 Na的質(zhì)量濃度（呃/mL）,并計(jì)算出水樣中 Na的含量（/mL）。六、思考題火焰原子發(fā)射法測(cè) Na

5、會(huì)存在哪些干擾，應(yīng)如何消除？實(shí)驗(yàn)二原子吸收分光光度法狽定湖水中鐵的含量、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私釭GX-9型原子吸收分光光度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)和使用方法。觀察了解空心陰極燈電流、火焰高度、火焰狀態(tài)等因素對(duì)吸光度的影響。掌握原子吸收分光光度法進(jìn)行定量測(cè)定的方法。、實(shí)驗(yàn)原理原子吸收分光光度法定量原理原子吸收分光光度法基于由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)時(shí)對(duì)輻射光吸收的測(cè)量。通過選擇一定波長(zhǎng)的輻射光源，使之滿足某種原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)能級(jí)的能量要求，則輻射后基態(tài)的原子數(shù)減少，輻射吸收值與基態(tài)原子的數(shù)量有關(guān)，也即由吸收前后輻射光強(qiáng)度的變化可確定待測(cè)元素的濃度。因此從光源發(fā)出的待測(cè)元素的特征輻射通過樣品蒸氣時(shí)，被待測(cè)元素基態(tài)原子所吸

6、收，從而由輻射的減弱程度求得樣品中被測(cè)元素的含量。在銳線光源條件下， 光源的發(fā)射線通過一定厚度的原子蒸氣，并被基態(tài)原子所吸收，吸光度與原子蒸氣中待測(cè)元素的基態(tài)原子數(shù)間的關(guān)系遵循朗伯-比爾定律：A g(io. I)八 IN式中：A為吸光度；I0為入射光強(qiáng)度；I為經(jīng)過原子蒸氣吸收后的透射光強(qiáng)度；K為摩爾吸收系數(shù)；I為光波所經(jīng)過的原子蒸氣的光程長(zhǎng)度；N為基態(tài)原子濃度。在火焰溫度低于3000 K的條件下，可以認(rèn)為原子蒸氣中基態(tài)原子的數(shù)目實(shí)際上接近于原子總數(shù)。在特定的實(shí)驗(yàn)條件下，原子總數(shù)與樣品濃度門的比例是恒定的，所以，上式又可以寫成：A = cB這就是原子吸收分光光度法的定量基礎(chǔ)。常用的定量方法為標(biāo)準(zhǔn)

7、曲線法和標(biāo)準(zhǔn)加入法等。原子吸收分光光度儀原子吸收分光光度計(jì)的主要組成部分包括：光源、原子化器、分光系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)。 其光路如圖1-11所示。光源 空芯陰扱燈試樣檢測(cè)器圖1-11原子吸收分光光度計(jì)光路圖（1）光源：光源的功能是發(fā)射被測(cè)元素的特征共振輻射。對(duì)光源的基本要求是：發(fā)射的共振輻射 的半寬度要明顯小于吸收線的半寬度； 輻射強(qiáng)度大、 背景低， 低于特征共振輻射強(qiáng)度的 1%； 穩(wěn)定性好， 30 分鐘之內(nèi)漂移不超過 1%；噪聲小于 0.1%；使用壽命長(zhǎng)于 5 安培小時(shí)?？招年帢O放電燈是能滿足上述各項(xiàng)要求的理想的銳線光源，應(yīng)用最廣。其一端由石英 或玻璃制成光學(xué)窗口，兩根鎢棒封入管內(nèi)，一根鎢棒連有由

8、鈦、鋯、鉭等有吸氣性能的金屬 制成的陽(yáng)極， 另一根上鑲有一個(gè)圓筒形的空心陰極。 筒內(nèi)襯上或熔入被測(cè)元素， 管內(nèi)充有幾 百帕低壓載氣， 常用氖或氦氣。 當(dāng)在陰陽(yáng)兩極間加上電壓時(shí)， 氣體發(fā)生電離，帶正電荷的氣 體離子在電場(chǎng)作用下轟擊陰極， 使陰極表面的金屬原子濺射出來， 金屬原子與電子、 惰性氣 體的原子及離子碰撞激發(fā)而發(fā)出輻射。最后，金屬原子又?jǐn)U散回陰極表面而重新沉積下來。 通常， 改變空心陰極燈的電流可以改變燈的發(fā)射強(qiáng)度，在忽略自吸收的前提下， 其經(jīng)驗(yàn)公式為| = ain。其中：a, n均為常數(shù)；i為電流。n與陰極材料、燈內(nèi)所充氣體及譜線的性質(zhì)有 關(guān)。對(duì)于Ne、Ar等氣體，n值為23,由此可見

9、，燈的發(fā)射強(qiáng)度受燈電流的影響較大，影 響吸光度。（ 2 ）原子化器：將試樣中的被測(cè)元素轉(zhuǎn)化為基態(tài)原子的過程稱為原子化過程,能完成這個(gè)轉(zhuǎn)化的裝置 稱原子化器,目前, 使用較普遍的原子化器有兩類,一類是火焰原子化器, 另一類是由石墨 爐原子化器。 待測(cè)元素的原子化是整個(gè)原子吸收分析中最困難和最關(guān)鍵的環(huán)節(jié),原子化效率的高低直接影響到測(cè)定的靈敏度,原子化效率的穩(wěn)定性則直接決定了測(cè)定的精密度?；鹧嬖踊ㄖ?常用的預(yù)混合型原子化器,這種原子化器由霧化器、混合室和燃燒 器組成。霧化器是關(guān)鍵部件,其作用是將試液霧化,使之形成直徑為微米級(jí)的氣溶膠,作為一個(gè)性能良好的原子化裝置要求其調(diào)節(jié)方便, 單位時(shí)間內(nèi)吸入的

10、試液盡可能多地產(chǎn)生微細(xì)霧 粒,并使霧珠盡可能地到達(dá)火焰進(jìn)行原子化； 混合室的作用是使較大的氣溶膠在室內(nèi)凝聚為 大的溶珠沿室壁流入泄液管排走, 使進(jìn)入火焰的氣溶膠在混合室內(nèi)充分混合均勻以減少它們 進(jìn)入火焰時(shí)對(duì)火焰的擾動(dòng), 并讓氣溶膠在室內(nèi)部分蒸發(fā)脫溶； 燃燒器最常用的是單縫燃燒器, 其作用是產(chǎn)生火焰, 使進(jìn)入火焰的氣溶膠蒸發(fā)和原子化。 因此, 原子吸收分析的火焰應(yīng)有足 夠高的溫度,能有效地蒸發(fā)和分解試樣,并使被測(cè)元素原子化。此外,火焰應(yīng)該穩(wěn)定、背景 發(fā)射和噪聲低、燃燒安全。原子吸收測(cè)定中最常用的火焰是乙炔-空氣火焰。 原子吸收測(cè)定中最常用的火焰是乙炔空氣火焰, 此外, 應(yīng)用較多的是氫 -空氣火焰

11、和乙炔 -氧化亞氮高溫火焰。 乙炔 -空氣火焰燃燒 穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，噪聲低，燃燒速度不是很大，溫度足夠高（約2300C）,對(duì)大多數(shù)元素有足夠的靈敏度。氫 -空氣火焰是氧化性火焰，燃燒速度較乙炔-空氣火焰高，但溫度較低（約2050 C），優(yōu)點(diǎn)是背景發(fā)射較弱，透射性能好。乙炔-氧化亞氮火焰的特點(diǎn)是火焰溫度高（約2955C），而燃燒速度并不快，是目前應(yīng)用較廣泛的一種高溫火焰，用它可測(cè)定70多種元素。（ 3）分光器： 分光器由入射和出射狹縫、反射鏡和色散元件組成，其作用是將所需要的共振吸收線 分離出來。 分光器的關(guān)鍵部件是色散元件， 現(xiàn)在商品儀器都是使用光柵。 原子吸收光譜儀對(duì) 分光器的分辨率要求不高

12、，曾以能分辨開鎳三線 Ni230.003、 Ni231.603、 Ni231.096nm 為標(biāo) 準(zhǔn)，后采用 Mn279.5 和 279.8nm 代替 Ni 三線來檢定分辨率。光柵放置在原子化器之后，以阻止來自原子化器內(nèi)的所有不需要的輻射進(jìn)入檢測(cè)器。（4）檢測(cè)系統(tǒng)： 原子吸收光譜儀中廣泛使用的檢測(cè)器是光電倍增管，最近一些儀器也采用CCD （電荷耦合檢測(cè)器）作為檢測(cè)器。三、儀器與試劑GGX-9 型原子吸收分光光度計(jì)，鐵空心陰極燈一只。空氣壓縮機(jī)（應(yīng)備有除水、除油、除塵裝置） 。乙炔鋼瓶。容量瓶 （50 mL ， 100 mL ， l000 mL） ，移液管 （5 mL） ，燒杯 （100 mL，2

13、50 mL）。金屬鐵（光譜純） 。濃鹽酸（分析純） 。濃硝酸（分析純） 。四、實(shí)驗(yàn)步驟鐵的標(biāo)準(zhǔn)溶液配制（ 1）標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制鐵標(biāo)準(zhǔn)貯備液：稱取光譜純金屬鐵 1.0000 g （準(zhǔn)確到0.0001 g），用60 mL鹽酸溶液溶解， 用去離子水準(zhǔn)確稀釋至 1000 mL，搖勻。此溶液濃度為 1 mg/ mL （以Fe計(jì)）。（ 2）標(biāo)準(zhǔn)溶液配制取Fe標(biāo)準(zhǔn)貯備液（1000馮/mL ） 5mL ,移入100mL容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度， 搖勻備用，此溶液 Fe含量為50 /mL。工作曲線的繪制分別移取鐵的標(biāo)準(zhǔn)溶液 0.00 mL， 1.00 mL， 3.00 mL， 4.00 mL， 5.00 m

14、L 于50 mL 容量 瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻。以零號(hào)溶液為空白，選擇燈電流為25mA，乙炔壓力為 20 kPa 的貧燃火焰，在 248.3 nm 的波長(zhǎng)位置分別測(cè)量以上標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度值。將測(cè)得 的吸光度值對(duì)鐵溶液的質(zhì)量濃度作圖，繪出工作曲線。未知樣的分析水樣采集后盡快通過 0.45 m濾膜過濾，并立即加硝酸（1.42g/ mL）酸化濾液，使pH為 12。用制作工作曲線的相同測(cè)量條件測(cè)定其吸光度值，然后由工作曲線查出未知溶液中鐵的質(zhì)量濃度（/mL）。在測(cè)定樣品的同時(shí)，用去離子水代替試樣做空白實(shí)驗(yàn)。五、結(jié)果處理根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟 2，以吸光度值為縱坐標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)鐵溶液的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)作圖，繪

15、制工作曲線。根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟 3，由測(cè)得的未知樣的吸光度值，在工作曲線查出未知溶液中鐵的質(zhì)量濃度（g/mL）,并計(jì)算出水樣中鐵的含量（g/mL ）。六、思考題在原子吸收光譜法中，為什么單色器位于樣品室（火焰 ）之后，而不像紫外 -可見分光光度計(jì)位于樣品室之前？為保證分析的準(zhǔn)確度和精密度，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該注意哪些問題 ?何謂銳線光源？在原子吸收光譜分析中為什么要用銳線光源？譜線變寬的原因有哪些？有何特點(diǎn)？參考文獻(xiàn)1 穆華榮 . 儀器分析實(shí)驗(yàn)，第二版 . 北京 : 化學(xué)工業(yè)出版社 . 2004, 63-662 徐家寧 . 基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)（下冊(cè)，物理化學(xué)和儀器分析實(shí)驗(yàn)） ，北京：高等教育出版社 . 2006,

16、223-224實(shí)驗(yàn)三 火焰原子吸收光譜法狽定土壤中的銅（標(biāo)隹力0入法）、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆諛?biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定元素含量的操作方法。、實(shí)驗(yàn)原理原子吸收光譜法是一種相對(duì)測(cè)量法，必須采用校準(zhǔn)的方法來獲得未知樣品中待測(cè)元素的 濃度。校準(zhǔn)方法是否準(zhǔn)確，取決于待測(cè)元素在分析樣品和校準(zhǔn)溶液中是否具有完全相同的分使之不同與校準(zhǔn)溶液中該元 引起干擾。如果對(duì)干擾不夠重減少分析誤差。因此，當(dāng)試樣 或試樣的基體效應(yīng)對(duì)測(cè)定有影析行為。一旦由于樣品中的共存物影響了待測(cè)元素的分析行為， 素的行為，則可能使完全相同濃度的溶液給出不同的吸收值， 視，未采取相應(yīng)的消除措施，往往使測(cè)定結(jié)果不準(zhǔn)確。在原子吸收光譜分析中，常采用標(biāo)準(zhǔn)加入法來抵消干

17、擾, 組成復(fù)雜，配置的標(biāo)準(zhǔn)溶液與試樣組成之間存在較大差別時(shí)； 響、干擾不易消除，分析樣品數(shù)量少時(shí)，用標(biāo)準(zhǔn)加入法較好。校準(zhǔn)加入法是將不同量的標(biāo)準(zhǔn)溶液分別加入數(shù)份等體積的試樣溶液之中，其中一份試樣溶液不加標(biāo)準(zhǔn)，均稀釋至相同體積后測(cè)定（并制備一個(gè)樣品空白）。以測(cè)定溶液中外加標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的濃度為橫坐標(biāo)， 以吸光度為縱坐標(biāo)對(duì)應(yīng)作圖，然后將直線延長(zhǎng)使之與濃度軸相交，交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的濃度值即為試樣溶液中待測(cè)元素的濃度。標(biāo)準(zhǔn)加入法的曲線如圖1-12所示。圖中 x的絕對(duì)值即為測(cè)定溶液中被測(cè)元素的濃度。在原子吸收分析時(shí)，用標(biāo)準(zhǔn)加入法一般須滿足三個(gè)條件：第一，待測(cè)元素濃度從零至最大加入標(biāo)準(zhǔn)濃度范圍，必須與吸光度值具有線性關(guān)系

18、，并且標(biāo)準(zhǔn)曲線通過坐標(biāo)原點(diǎn)。第二， 在測(cè)定溶液中的干擾物質(zhì)濃度必須恒定。第三，加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)產(chǎn)生的響應(yīng)值與原樣品中待測(cè)元素產(chǎn)生的響應(yīng)值相同。圖1-12 標(biāo)準(zhǔn)加入法原理圖三、儀器與試劑GGX-9型原子吸收分光光度計(jì)?？招年帢O燈（銅燈一只）。100%空氣壓縮機(jī)。乙炔鋼瓶。容量瓶(50 mL , 100 mL , 1000 mL)，移液管(5 mL)，燒杯(100 mL , 250 mL)。金屬銅(光譜純)，濃鹽酸(分析純)，高氯酸(分析純)，硝酸(分析純)，H2O2溶 液(分析純)。四、實(shí)驗(yàn)步驟1銅的標(biāo)準(zhǔn)溶液配制 銅的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液準(zhǔn)確稱取1 g金屬銅(光譜純)于 250 mL燒杯中，加濃鹽酸 35mL

19、，緩慢滴加H2O2溶液，使其全部溶解。置于小火上加熱趕掉多余的出02。冷卻后轉(zhuǎn)移到1000 mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度。所得的銅標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液質(zhì)量濃度為1 mg mL-1。 銅的標(biāo)準(zhǔn)溶液取銅的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液 5mL于100 mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度。所得的銅標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度為50(gmL-1。未知樣的處理準(zhǔn)確稱取土壤樣品12 g于100 mL高硬度玻璃燒杯中，加入少許水潤(rùn)濕，加王水10 20mL ,置于電爐上加熱并保持微沸，加高氯酸210 mL ,繼續(xù)加熱直至冒白煙，然后強(qiáng)火加熱，直至土樣呈灰白色，小心趕去高氯酸(注意不要出現(xiàn)棕色燒結(jié)干塊)。取下樣品，用2%硝酸溶解，過濾于 50 mL容

20、量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度。測(cè)量溶液的配制分別吸取10 mL試樣溶液5份于5個(gè)50mL容量瓶中，各加入含量為50/mL的Cu標(biāo)準(zhǔn)溶液0.00, 1.00, 2.00 , 3.00, 4.00mL ,用去離子水稀釋至刻度，搖勻。實(shí)驗(yàn)操作條件與步驟打開儀器并設(shè)定好儀器條件火焰：乙炔-空氣乙炔流量：1.5L / min空氣流量：6L / min 空心陰極燈電流：5 mA狹縫寬度：L 0.2 mm燃燒器高度：8 mm吸收線波長(zhǎng)：324.7 nm待儀器穩(wěn)定后，用去離子水作空白參比，將配制好的五份溶液由低濃度到高濃度 依次測(cè)量吸光度值。五、結(jié)果處理以吸光度為縱坐標(biāo)，加入的銅元素濃度為橫坐標(biāo)，繪制銅的標(biāo)準(zhǔn)加

21、入法曲線。將直線外推至與橫坐標(biāo)相交，由交點(diǎn)到原點(diǎn)的距離在橫坐標(biāo)上對(duì)應(yīng)的濃度求出試樣 中銅的含量。再由下式計(jì)算土壤中銅的含量：50 Ccu 10“Cu六、思考題對(duì)加入法的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度大小有無要求？為什么？實(shí)驗(yàn)所得直線是否可任意延長(zhǎng)？樣品測(cè)定是否一定要在線性范圍內(nèi)？標(biāo)準(zhǔn)加入法可以消除哪些干擾？參考文獻(xiàn)1 穆華榮 . 儀器分析實(shí)驗(yàn)，第二版 . 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社 . 2004, 63-662 徐家寧 . 基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)（下冊(cè)，物理化學(xué)和儀器分析實(shí)驗(yàn)） ，北京 : 高等教育出版社 . 2006, 216-217附錄： GGX-9 原子吸收分光光度計(jì)操作規(guī)程一、儀器主要技術(shù)參數(shù)工作波段： 190-86

22、0nm分辨率 :優(yōu)于 0.2nm波長(zhǎng)準(zhǔn)確性 :0.2nm波長(zhǎng)重復(fù)性 :0.2nm代表元素靈敏度 :Cu 0.02ug/ml二、儀器主要特點(diǎn)氘燈扣背景，可做火焰發(fā)射、氫化物自動(dòng)波長(zhǎng)、自動(dòng)狹縫，自動(dòng)負(fù)高壓、燈電流光柵采用1800條/mm，焦距270mm全塑料外殼，防腐蝕、防生銹中文 windows 操作軟件三、儀器操作規(guī)程 啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，進(jìn)入 windows界面，雙擊“GGX9”圖標(biāo)打開工作站，出現(xiàn)請(qǐng)打開主機(jī) 電源”提示，此時(shí)打開主機(jī)電源，按 “確認(rèn)”。儀器自檢，約 3分鐘后出現(xiàn)“光零曲線”按“返回”，軟件回到主窗口。單擊“工作條件最佳化”。單擊“儀器條件”-元素選擇（選擇你要測(cè)定的元素）-設(shè)置燈電

23、流（ 0.5）， “確定”3.2單擊“自動(dòng)波長(zhǎng)”，此時(shí)儀器自動(dòng)尋找該元素能量最大的譜線。3.3手動(dòng)調(diào)節(jié)燈的位置，使 HCL 能量最大。3.4單擊“自動(dòng)高壓”-單擊“自動(dòng)波長(zhǎng)”。單擊分析條件”在“標(biāo)準(zhǔn)系列”中填入標(biāo)準(zhǔn) 1標(biāo)準(zhǔn) n 的濃度值。選擇分析單位（微克 /升）、積分時(shí)間（ 3.0）、測(cè)量方式（標(biāo)線）確“認(rèn)”后，打開乙炔氣和助燃?xì)?，流量?1：5，用點(diǎn)火器點(diǎn)火。單擊“自動(dòng)高壓”，在工作狀態(tài)下再調(diào)燈能量到100。單擊數(shù)據(jù)測(cè)量”5.1清零t空白（此時(shí)吸樣管插入去離子水中）t標(biāo)準(zhǔn)（從0號(hào)瓶到n號(hào)瓶）5.2 單擊“標(biāo)準(zhǔn)曲線”出現(xiàn)標(biāo)線圖。 5.3單擊“曲線處理”出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)品相關(guān)信息和回歸方程。5.4單擊

24、“樣品”（同時(shí)吸樣管插入樣品瓶中） ，儀器測(cè)定樣品吸光度并根據(jù)標(biāo)線算出樣 品濃度值。結(jié)“果處理”-“測(cè)量結(jié)果打印”。儀“器準(zhǔn)備 ”-“測(cè)量結(jié)果存盤 ”?？蓪y(cè)量結(jié)果保存在建好的文件夾中。樣品測(cè)量完畢，把吸樣管插入去離子水中，沖洗霧化器。關(guān)閉主機(jī)乙炔氣和助燃?xì)忾_關(guān)。關(guān)閉儀器電源。關(guān)閉計(jì)算機(jī)。關(guān)閉乙炔氣總閥門。做好使用登記。實(shí)驗(yàn)四 氫化物原子熒光法測(cè)定水中的鉛、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庠訜晒夤庾V分析的基本原理、特點(diǎn)及應(yīng)用掌握原子熒光光譜儀的基本結(jié)構(gòu)及操作方法、基本原理原子熒光定量分析原理在一定條件下，氣態(tài)原子吸收輻射光后， 本身被激發(fā)成激發(fā)態(tài)原子， 處于激發(fā)態(tài)上的原 子不穩(wěn)定，躍遷到基態(tài)或低激發(fā)態(tài)時(shí)，以光子

25、的形式釋放出多余的能量， 根據(jù)所產(chǎn)生的原子 熒光的強(qiáng)度即可進(jìn)行物質(zhì)組成的測(cè)定。該方法稱為原子熒光分析法（AFS ）。物質(zhì)的基態(tài)原子受到光的激發(fā)后，會(huì)釋放出具有特征波長(zhǎng)的熒光，據(jù)此可對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性分析。物質(zhì)的定量分析可通過測(cè)定原子熒光的強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)。原子熒光定量分析的基本關(guān)系式為：Ifv 二 I avkvLNo（ 1）式中，Ifv為發(fā)射原子熒光強(qiáng)度；lav為激發(fā)原子熒光（入射光）強(qiáng)度；為原子熒光量子效率；kv為吸收系數(shù)；N。單位長(zhǎng)度內(nèi)基態(tài)原子數(shù)；L為吸收光程。原子熒光光譜分析僅適用于 低含量的測(cè)定。測(cè)定的靈敏度與峰值吸收系數(shù)心、吸收光程長(zhǎng)度L、量子效率和入射光強(qiáng)度lav有關(guān)。當(dāng)儀器條件和測(cè)定條件固

26、定時(shí)，待測(cè)樣品濃度C與N。成正比。如各種參數(shù)都是恒定的，則原子熒光強(qiáng)度僅僅與待測(cè)樣品中某元素的原子濃度呈簡(jiǎn)單的線性關(guān)系：式中，在固定條件下是一個(gè)常數(shù)。原子熒光分析的儀器裝置原子熒光光譜儀由激發(fā)光源、原子化器、分光系統(tǒng)、檢測(cè)器、信號(hào)放大器和數(shù)據(jù)處理器等部分組成。（1）激發(fā)光源激發(fā)光源是原子熒光光譜儀的主要組成部分，其作用是提供激發(fā)待測(cè)元素原子的輻射 能。一種理想的光源必須具備的條件是：強(qiáng)度大、無自吸、穩(wěn)定性好、噪聲小、輻射光譜重 現(xiàn)性好、操作簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉、使用壽命長(zhǎng)，且各種元素均可制出此類型的燈。激發(fā)光源可以是銳線光源，也可以是連續(xù)光源，常用光源有：空心陰極燈、無極放電燈、 金屬蒸氣放電燈（目

27、前已應(yīng)用不多），電感耦合等離子焰、氙弧燈、二極管激光和可調(diào)諧染 料激光等。其中目前應(yīng)用較多的是空心陰極燈?？烧{(diào)諧染料激光是一種有發(fā)展前途的光源。（2）原子化器原子化器是提供待測(cè)自由原子蒸氣的裝置。原子熒光分析對(duì)原子化器的要求主要有：原子化效率高、猝滅性低、背景輻射弱、穩(wěn)定性好和操作簡(jiǎn)便等。與原子吸收相類似，在原子 熒光分析中采用的原子化器主要可分為火焰原子化器和電熱原子化器兩大類，如火焰原子化器，高頻電感耦合等離子焰（ICP）石墨爐、汞及可形成氫化物元素用原子化器等。（3）分光系統(tǒng)由于原子熒光光譜比較簡(jiǎn)單，因而方法對(duì)所采用的分光系統(tǒng)要求有較高集光本領(lǐng)，而對(duì)色散率要求不高。 由于在原子熒光測(cè)量中

28、， 激光光源與檢測(cè)器不在同一光路上 (避免激發(fā)光 源等對(duì)原子熒光信號(hào)的影響) ，因而在特殊情況下也可以不用單色器。常用的分光器還是光 柵和棱鏡。檢測(cè)系統(tǒng) 在原子熒光光譜儀中， 目前普遍使用的檢測(cè)器仍以光電倍增管為主， 對(duì)于無色散系統(tǒng)的 儀器來說，為了消除日光的影響，必須采用工作波長(zhǎng)為160320nm的日盲光電倍增管。此外，也有人用光電攝象管和光電二極陣列作檢測(cè)器。( 5)顯示系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)換所得的電信號(hào)經(jīng)鎖定放大器放大后顯示出來。由于近年來計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展， 絕大多數(shù)的儀器均采用計(jì)算機(jī)來處理數(shù)據(jù)， 基本上具有實(shí)時(shí)圖象顯示，曲線擬合，打 印結(jié)果等自動(dòng)功能，使分析工作更為快捷方便。氫化物發(fā)生法原理

29、在酸性條件下， 鉛和硼氫化鈉與酸產(chǎn)生的新生態(tài)的氫反應(yīng)， 生成氫化物氣體， 以惰性氣 體(氬氣 ) 為載體，將氫化物導(dǎo)入電熱石英爐原子化器中進(jìn)行原子化。以鉛空心陰極燈作激 發(fā)光源，使鉛原子發(fā)出熒光，其熒光強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)與鉛的含量成正比。含鉛、砷、銻、 硒、錫和鉍等的試樣均可通過氫化物發(fā)生法將待測(cè)元素轉(zhuǎn)變成氣體后進(jìn)入原子化器。該方法可以提高對(duì)這些元素的檢測(cè)限 10-100倍。三、儀器與試劑儀器AFS-2202E 型雙道原子熒光光度計(jì) 。溶液配制( 1 )硼氫化鉀溶液 (硼氫化鉀 ( 1 5g/L )中含 2%K 3 Fe(CN) 6)：稱取 1g KOH 溶于 500ml 蒸餾水中，溶解后加入

30、7.5g KBH4繼續(xù)溶解，再加入10g K3Fe(CN)6，使其溶解完全，過濾 后使用。宜現(xiàn)用現(xiàn)配。(2)鉛標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液的配制：稱取1.000g金屬鉛，溶于10ml HNO3，移入1000ml容量瓶中，再用水稀釋至刻度，搖勻。此溶液為 1mg/mL Pb。四、實(shí)驗(yàn)步驟儀器工作條件光電倍增管負(fù)高壓 270 V ;原子化器高度7 mm ;燈電流80 mA ;載氣流量400 ml/min ; 屏蔽氣流量800 ml /min ;讀數(shù)時(shí)間7 s；延時(shí)1.5 s；測(cè)定波長(zhǎng)283.3 nm；進(jìn)樣量1 mL。泵速（轉(zhuǎn)分）10001000 TOC o 1-5 h z 儀器測(cè)量程序設(shè)置： 步驟時(shí)間(S)采樣8

31、停4注入(自動(dòng)生成)停5標(biāo)準(zhǔn)系列的配制：吸取鉛標(biāo)準(zhǔn)貯備液1mg/mL Pb，用1.5% HCl逐級(jí)稀釋至1卩g/mL Pb 用此溶液按下表配制標(biāo)準(zhǔn)系列。標(biāo)樣號(hào)力口入 1g/mL Pb加入 1.5%(v/v)HCI濃度標(biāo)準(zhǔn)體積 （mL）稀至最終體積（mL）(1 g/mL)S00.0500.00S10.5500.01S21.0500.02S32.0500.04S43.0500.06標(biāo)準(zhǔn)系列溶液測(cè)定按濃度由低到高的順序分別抽取 5mL標(biāo)準(zhǔn)溶液放入氫化物發(fā)生器中，連續(xù)滴入配制好 的硼氫化鉀溶液，生成的氫化物 PbH4,用氬氣載入原子化器進(jìn)行原子化，到出現(xiàn)最大峰值 為止，并記錄信號(hào)強(qiáng)度。樣品測(cè)定在相同實(shí)

32、驗(yàn)條件下，對(duì)待測(cè)水樣進(jìn)行測(cè)定，記錄樣品的信號(hào)強(qiáng)度。在測(cè)定樣品的同時(shí)， 用去離子水代替試樣做空白實(shí)驗(yàn)。五、結(jié)果處理以信號(hào)強(qiáng)度為縱坐標(biāo)， 鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，并求出待測(cè)水樣中鉛的含量（卩g/mL）。六、注意事項(xiàng)鉛的氫化反應(yīng)只有在氧化劑存在下才有較高的反應(yīng)效率。鐵氰化鉀-鹽酸是一種很有效的鉛烷發(fā)生體系。 但由于鐵氰化鉀溶液的不太穩(wěn)定，將其加入在標(biāo)準(zhǔn)溶液中， 放置時(shí)間稍長(zhǎng)就會(huì)有靛藍(lán)色沉淀生成，不僅會(huì)污染器皿，而且還使燃燒發(fā)生效率降低。故本法將鐵氰化鉀加入硼氫化鉀溶液中，然后與鉛的酸性溶液進(jìn)行氫化反應(yīng)，能獲得較好效果。含有鐵氰化鉀的硼氫化鉀溶液與酸性溶液反應(yīng)過程中，在氣液分離器中廢液還產(chǎn)生 靛藍(lán)色溶液，因此當(dāng)測(cè)定完畢后應(yīng)及時(shí)將兩道泵管放入去離子水中沖洗。3錐形瓶、容量瓶等玻璃器皿均應(yīng)及時(shí)使用稀硝酸盥洗后沖凈使用，防止污染。Pb的氫化物發(fā)生條件要求比較苛刻，因此要特別注意嚴(yán)格按照建議條件操作。硼氫化鉀是強(qiáng)還原劑，使用時(shí)注意勿接觸皮膚和眼睛。七、思考題1比較原子吸收分光光度計(jì)和原子熒光光度計(jì)在結(jié)構(gòu)上的異同點(diǎn)，并解釋其原因。每次實(shí)驗(yàn)，氫化物發(fā)生器中各種溶液總體積是否要嚴(yán)格相同？為什么？參考文獻(xiàn)1武漢大學(xué)化學(xué)系.儀器分析.北京：高等教育出版社，2001,652張劍榮.儀器分析實(shí)驗(yàn).北京：高等教育出版社，1999, 55-56實(shí)驗(yàn)五分子熒光