原子吸收光譜法課件教材

1、原子吸收分光光度法分析過(guò)程圖原子吸收分光光度法分析過(guò)程圖檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)光源光源試樣試樣原子化器原子化器分光系統(tǒng)分光系統(tǒng)顯示系統(tǒng)顯示系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)光源光源分光系統(tǒng)分光系統(tǒng)樣品池樣品池顯示系統(tǒng)顯示系統(tǒng)紫外可見(jiàn)分光光度法分析過(guò)程圖紫外可見(jiàn)分光光度法分析過(guò)程圖kThvjkTEjkTEEjjePPePPePPNNj00000Nj/N0 的大小主要與的大小主要與“波長(zhǎng)波長(zhǎng)” 及及“溫度溫度”有關(guān)：有關(guān)：溫度越高，溫度越高， Nj/N0值越大；值越大；相同溫度下，電子躍遷能級(jí)差相同溫度下，電子躍遷能級(jí)差(Ej-E0)越小，越小， Nj/N0越大。越大。ckN0cLKIIAt4343.0log0)ex

2、p(0cLkIIvtI0 原子蒸汽原子蒸汽LIt kcA 原子吸收分光光度法分析過(guò)程圖原子吸收分光光度法分析過(guò)程圖檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)光源光源試樣試樣原子化器原子化器分光系統(tǒng)分光系統(tǒng)顯示系統(tǒng)顯示系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)光源光源分光系統(tǒng)分光系統(tǒng)樣品池樣品池顯示系統(tǒng)顯示系統(tǒng)紫外可見(jiàn)分光光度法分析過(guò)程圖紫外可見(jiàn)分光光度法分析過(guò)程圖特點(diǎn)：特點(diǎn)：(1)采用銳線光源采用銳線光源(2)單色器在火焰（原子化器）與檢測(cè)器之間單色器在火焰（原子化器）與檢測(cè)器之間(3)原子化系統(tǒng)原子化系統(tǒng)1、光源（、光源（銳線光源銳線光源） 提供待測(cè)元素的特征光譜。提供待測(cè)元素的特征光譜。鎢絲燈光源和氘燈，經(jīng)分光后，光譜通帶鎢絲燈光源和氘

3、燈，經(jīng)分光后，光譜通帶0.2nm。而原子吸收線半寬度：而原子吸收線半寬度：10-3nm。高溫原子化高溫原子化冷原子化冷原子化 霧化器、燃燒器、火焰霧化器、燃燒器、火焰 主要缺點(diǎn)：霧化效率低。主要缺點(diǎn)：霧化效率低。燃?xì)馊細(xì)?助燃?xì)庵細(xì)?燃燒速度燃燒速度/cm.s-1 溫度溫度/oC 特特 點(diǎn)點(diǎn) C2H2 Air 158-266 2100-2500 溫度較高，最常用（穩(wěn)定、噪聲小、溫度較高，最常用（穩(wěn)定、噪聲小、重現(xiàn)性好，可測(cè)定重現(xiàn)性好，可測(cè)定 30 多種元素）多種元素） C2H2 O2 1100-2480 3050-3160 高溫火焰，可作上述火焰的補(bǔ)充，高溫火焰，可作上述火焰的補(bǔ)充，用于其它

4、更難原子化的元素用于其它更難原子化的元素 C2H2 N2O 160-285 2600-2990 高溫火焰，具強(qiáng)還原性（可使難分高溫火焰，具強(qiáng)還原性（可使難分解的氧化物原子化） ， 可用于多達(dá)解的氧化物原子化） ， 可用于多達(dá) 70多種元素的測(cè)定。多種元素的測(cè)定。 H2 Air 300-440 2000-2318 較低溫氧化性火焰較低溫氧化性火焰，適于共振線位，適于共振線位于短波區(qū)的元素（于短波區(qū)的元素（As-Se-Sn-Zn） H2 O2 900-1400 2550-2933 高燃燒速度，高溫，但不易控制高燃燒速度，高溫，但不易控制 H2 N2O 390 2880 高溫，適于難分解氧化物的原子

5、化高溫，適于難分解氧化物的原子化 丙烷丙烷 Air 82 2198 低溫，適于易解離的元素，如堿金低溫，適于易解離的元素，如堿金屬和堿土金屬。屬和堿土金屬。 原子化過(guò)程原子化過(guò)程干燥：干燥：去除溶劑，防樣品濺射；去除溶劑，防樣品濺射；灰化：灰化：使基體和有機(jī)物盡量揮發(fā)除去；使基體和有機(jī)物盡量揮發(fā)除去；原子化：原子化：待測(cè)物化合物分解為基態(tài)原子，此時(shí)停止通待測(cè)物化合物分解為基態(tài)原子，此時(shí)停止通 ArAr， 延長(zhǎng)原子停留時(shí)間，提高靈敏度；延長(zhǎng)原子停留時(shí)間，提高靈敏度；凈化：凈化：樣品測(cè)定完成，高溫去殘?jiān)?，凈化石墨管。樣品測(cè)定完成，高溫去殘?jiān)?，凈化石墨管。?lái)源：來(lái)源：試樣粘度、表面張力等物理性質(zhì)的差

6、異使其進(jìn)入火焰試樣粘度、表面張力等物理性質(zhì)的差異使其進(jìn)入火焰 的速度或噴霧效率改變引起的干擾。的速度或噴霧效率改變引起的干擾。消除：消除：可通過(guò)配制與試樣具有相似組成的標(biāo)準(zhǔn)溶液或標(biāo)準(zhǔn)加可通過(guò)配制與試樣具有相似組成的標(biāo)準(zhǔn)溶液或標(biāo)準(zhǔn)加 入法來(lái)克服。入法來(lái)克服。 （二）化學(xué)干擾（二）化學(xué)干擾來(lái)源：來(lái)源：被測(cè)元素與共存元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成難揮發(fā)的化合被測(cè)元素與共存元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成難揮發(fā)的化合 物所引起的干擾，主要影響原子化效率，使待測(cè)元素物所引起的干擾，主要影響原子化效率，使待測(cè)元素 的吸光度降低。的吸光度降低。消除：消除： 1. 加入加入釋放劑釋放劑：SO42-、PO43-對(duì)對(duì)Ca2+的干擾的干

7、擾-加入加入La(III)、 Sr(II)-釋放釋放Ca2+； 2. 加入加入保護(hù)劑保護(hù)劑（配合劑）（配合劑）: PO43-對(duì)對(duì)Ca2+的干擾的干擾-加入加入EDTA-CaY(穩(wěn)定但易破壞穩(wěn)定但易破壞) 。3. 加入加入緩沖劑緩沖劑：在被測(cè)試樣和標(biāo)準(zhǔn)樣品中均加入過(guò)量的干擾元：在被測(cè)試樣和標(biāo)準(zhǔn)樣品中均加入過(guò)量的干擾元素，使干擾效應(yīng)達(dá)到飽和。素，使干擾效應(yīng)達(dá)到飽和。4. 化學(xué)分離化學(xué)分離：溶劑萃取、離子交換、沉淀分離等。：溶劑萃取、離子交換、沉淀分離等。（三）電離干擾（三）電離干擾來(lái)源：高溫導(dǎo)致原子電離，從而使基態(tài)原子數(shù)減少，吸光度來(lái)源：高溫導(dǎo)致原子電離，從而使基態(tài)原子數(shù)減少，吸光度 下降。下降。

8、消除：加入消電離劑（主要為堿金屬元素），產(chǎn)生大電子，消除：加入消電離劑（主要為堿金屬元素），產(chǎn)生大電子， 從而抑制待測(cè)原子的電離。如大量從而抑制待測(cè)原子的電離。如大量KCl 的加入可抑制的加入可抑制 Ca的電離，的電離， K K + e Ca+ e Ca（四）光譜干擾（四）光譜干擾（spectral interference） 待測(cè)元素的共振線與干擾譜線分離不完全待測(cè)元素的共振線與干擾譜線分離不完全，主要有以下幾種，主要有以下幾種( (單譜線干擾單譜線干擾） 在分析線附近有單色器不能分離的在分析線附近有單色器不能分離的待測(cè)元素的鄰近線待測(cè)元素的鄰近線。 可以通過(guò)調(diào)小狹縫的方法來(lái)抑制這種干擾?？?/p>

9、以通過(guò)調(diào)小狹縫的方法來(lái)抑制這種干擾。 吸收線重疊：其他吸收線重疊：其他共存元素的吸收線共存元素的吸收線與被測(cè)元素的吸收線與被測(cè)元素的吸收線距離很近，甚至發(fā)生重疊。距離很近，甚至發(fā)生重疊。 選被測(cè)元素的其他吸收線或用化學(xué)方法分離干擾元素。選被測(cè)元素的其他吸收線或用化學(xué)方法分離干擾元素。參比譜線選擇：參比線與測(cè)量線很近；參比譜線選擇：參比線與測(cè)量線很近； 待測(cè)物基態(tài)原子不吸收參比線；待測(cè)物基態(tài)原子不吸收參比線； 因?yàn)楣舱窬€（此時(shí)為分析線）的總吸光度因?yàn)楣舱窬€（此時(shí)為分析線）的總吸光度AT包括基態(tài)原子包括基態(tài)原子的吸收的吸收A和背景吸收和背景吸收AB，即，即A總總=A+AB 通過(guò)測(cè)量共振線旁的通過(guò)測(cè)

10、量共振線旁的“鄰近線鄰近線”的吸收，得到的吸收，得到AB 此時(shí)得到凈吸收度此時(shí)得到凈吸收度A=A總總-AB 1 2基態(tài)原子基態(tài)原子+ + 背景背景ABAT1為共振線；為共振線；2為鄰近線為鄰近線（2）連續(xù)光源背景校正）連續(xù)光源背景校正 切光器使銳線源和氘燈源交替進(jìn)處切光器使銳線源和氘燈源交替進(jìn)處 原子化器。然后分別測(cè)定吸光值：原子化器。然后分別測(cè)定吸光值： A銳銳=A+AB A氘氘=a+AB=AB 則則 A=A銳銳-AB=A銳銳-A氘氘 式中式中a為基態(tài)原子對(duì)連續(xù)光源的吸為基態(tài)原子對(duì)連續(xù)光源的吸 光值，因待測(cè)原子濃度很低，相對(duì)光值，因待測(cè)原子濃度很低，相對(duì) 而言，而言，a可忽略?？珊雎?。紫外區(qū)

11、用氘燈；可見(jiàn)紫外區(qū)用氘燈；可見(jiàn)光區(qū)用碘鎢燈或氙燈。光區(qū)用碘鎢燈或氙燈。3）塞曼效應(yīng)背景校正）塞曼效應(yīng)背景校正a）Zeeman效應(yīng)：原子蒸汽在強(qiáng)磁場(chǎng)效應(yīng)：原子蒸汽在強(qiáng)磁場(chǎng)（10kG）作用下，各作用下，各個(gè)電子能級(jí)會(huì)進(jìn)一步分裂，即每條譜線進(jìn)一步分裂（從個(gè)電子能級(jí)會(huì)進(jìn)一步分裂，即每條譜線進(jìn)一步分裂（從2S+1條分裂成條分裂成2J+1條）的現(xiàn)象條）的現(xiàn)象(n2S+1LJ n2S+1L2J+1)。分。分裂的譜線間波長(zhǎng)差很小，約為裂的譜線間波長(zhǎng)差很小，約為0.01nm。b）校正原理：）校正原理：Zeeman背景校正是根據(jù)磁場(chǎng)將（簡(jiǎn)并的）譜背景校正是根據(jù)磁場(chǎng)將（簡(jiǎn)并的）譜線分裂成具有不同偏振特性的成份。對(duì)單

12、重線而言，分裂線分裂成具有不同偏振特性的成份。對(duì)單重線而言，分裂成振動(dòng)方向平行于磁場(chǎng)的成振動(dòng)方向平行于磁場(chǎng)的 線（波長(zhǎng)不變）和垂直于磁場(chǎng)線（波長(zhǎng)不變）和垂直于磁場(chǎng)的的 線（波長(zhǎng)增加或降低，并呈對(duì)稱(chēng)分布）由譜線的磁線（波長(zhǎng)增加或降低，并呈對(duì)稱(chēng)分布）由譜線的磁特性和偏振特性來(lái)區(qū)別被測(cè)元素吸收和背景吸收。特性和偏振特性來(lái)區(qū)別被測(cè)元素吸收和背景吸收。i）當(dāng)通過(guò)偏振器光的）當(dāng)通過(guò)偏振器光的振動(dòng)方向（圖中振動(dòng)方向（圖中A）垂直于磁場(chǎng)或垂直于磁場(chǎng)或 線振線振動(dòng)方向時(shí)，只有背動(dòng)方向時(shí)，只有背景吸收該偏振光，景吸收該偏振光，得得AB；ii）當(dāng)通過(guò)偏振器光的當(dāng)通過(guò)偏振器光的振動(dòng)方向（圖中振動(dòng)方向（圖中C）平行于磁

13、場(chǎng)或平行于磁場(chǎng)或 線振線振動(dòng)方向時(shí)，則背景動(dòng)方向時(shí)，則背景和原子和原子 線均吸收該線均吸收該偏振光，得偏振光，得AB+A；iii）旋轉(zhuǎn)偏振器，產(chǎn)生）旋轉(zhuǎn)偏振器，產(chǎn)生的信號(hào)交替進(jìn)入檢的信號(hào)交替進(jìn)入檢測(cè)器，經(jīng)電子線路測(cè)器，經(jīng)電子線路自動(dòng)進(jìn)行差減，得自動(dòng)進(jìn)行差減，得到凈吸光度到凈吸光度A。恒定磁場(chǎng)調(diào)制：原子化器中譜線分裂所產(chǎn)生的恒定磁場(chǎng)調(diào)制：原子化器中譜線分裂所產(chǎn)生的 線的振線的振動(dòng)方向始終平行于磁場(chǎng)（圖中動(dòng)方向始終平行于磁場(chǎng)（圖中B和和D）。）。BACDABAB+A原理簡(jiǎn)化：原理簡(jiǎn)化：空心陰極燈空心陰極燈旋轉(zhuǎn)偏振器旋轉(zhuǎn)偏振器NS原子化器原子化器可變磁場(chǎng)調(diào)制：原子化器所加磁場(chǎng)的強(qiáng)度可變，即零磁和激磁

14、?？勺兇艌?chǎng)調(diào)制：原子化器所加磁場(chǎng)的強(qiáng)度可變，即零磁和激磁。 但偏振器不旋轉(zhuǎn)，只固定但偏振器不旋轉(zhuǎn)，只固定“產(chǎn)生產(chǎn)生”垂直于磁場(chǎng)垂直于磁場(chǎng)方方 向偏振光。向偏振光。i）零磁）零磁原子化器中吸收線不分裂，測(cè)得原子化器中吸收線不分裂，測(cè)得A+AB；ii）激磁）激磁原子化器中吸收線分裂，原子化器中吸收線分裂， 線振動(dòng)方向線振動(dòng)方向垂直垂直于偏振于偏振光振動(dòng)方向，光振動(dòng)方向，只產(chǎn)生背景吸收只產(chǎn)生背景吸收AB；iii）凈吸光度）凈吸光度上述兩次測(cè)定的差，即為扣除背景后的凈吸光上述兩次測(cè)定的差，即為扣除背景后的凈吸光度度A。Zeeman背景校正的特點(diǎn)背景校正的特點(diǎn) 波長(zhǎng)范圍寬波長(zhǎng)范圍寬（190900nm）；

15、 校正準(zhǔn)確度較高，可用于強(qiáng)背景校正（校正準(zhǔn)確度較高，可用于強(qiáng)背景校正（AB可高達(dá)可高達(dá)3.0）；）； 與非與非Zeeman效應(yīng)扣背景相比，靈敏度略有下降（因?yàn)槿胄?yīng)扣背景相比，靈敏度略有下降（因?yàn)槿肷渚€分裂，使其光強(qiáng)下降）射線分裂，使其光強(qiáng)下降）; 儀器價(jià)格昂貴。儀器價(jià)格昂貴。 1、標(biāo)準(zhǔn)曲線法、標(biāo)準(zhǔn)曲線法 配制一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)試樣，由低到高依次分析，配制一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)試樣，由低到高依次分析，將獲得的吸光度數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于濃度作標(biāo)準(zhǔn)曲線，在相同條件下將獲得的吸光度數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于濃度作標(biāo)準(zhǔn)曲線，在相同條件下測(cè)定試樣的吸光度測(cè)定試樣的吸光度A A數(shù)據(jù)，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出對(duì)應(yīng)的濃度值；數(shù)據(jù)，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上

16、查出對(duì)應(yīng)的濃度值；或由標(biāo)準(zhǔn)試樣數(shù)據(jù)獲得線性方程或由標(biāo)準(zhǔn)試樣數(shù)據(jù)獲得線性方程，將測(cè)定試樣的吸光度，將測(cè)定試樣的吸光度A A數(shù)據(jù)帶入數(shù)據(jù)帶入計(jì)算。計(jì)算。(A:0.150.60） 取若干份體積相同的試液（取若干份體積相同的試液（cX），依次按比例加入不同量），依次按比例加入不同量的待測(cè)物的標(biāo)準(zhǔn)溶液（的待測(cè)物的標(biāo)準(zhǔn)溶液（cO），定容后濃度依次為：），定容后濃度依次為： cX ， cX+cO ， cX+2cO ， cX+3cO ， cX+4cO 分別測(cè)得吸光度為：分別測(cè)得吸光度為：AX，A1，A2，A3，A4。以以A對(duì)濃度對(duì)濃度c 做圖得一直線，圖中做圖得一直線，圖中cX點(diǎn)即待測(cè)溶液濃度點(diǎn)即待測(cè)溶液濃度

17、。該法可該法可消除基體干擾；消除基體干擾；不能消除背景干擾；不能消除背景干擾；Acs0044. 0AcVs0044. 0AcD3用空白溶液進(jìn)行用空白溶液進(jìn)行1010次以上吸光度連續(xù)測(cè)定所計(jì)算出的次以上吸光度連續(xù)測(cè)定所計(jì)算出的標(biāo)準(zhǔn)偏差。標(biāo)準(zhǔn)偏差。1、 分析線分析線 通常選共振線通常選共振線（最靈敏線或且大多為最后線）（最靈敏線或且大多為最后線） 共振線附近干擾嚴(yán)重共振線附近干擾嚴(yán)重 當(dāng)待測(cè)原子濃度較高時(shí)，為避免過(guò)度稀釋和向試中當(dāng)待測(cè)原子濃度較高時(shí)，為避免過(guò)度稀釋和向試中 引入雜質(zhì)，可選取次靈敏線引入雜質(zhì)，可選取次靈敏線2、狹縫寬度、狹縫寬度 無(wú)鄰近干擾線（如測(cè)堿及堿土金屬）時(shí)，選較大的寬度，反無(wú)

18、鄰近干擾線（如測(cè)堿及堿土金屬）時(shí)，選較大的寬度，反之（如測(cè)過(guò)渡及稀土金屬），宜選較小寬度。之（如測(cè)過(guò)渡及稀土金屬），宜選較小寬度。3、燈電流、燈電流 燈電流過(guò)小，光強(qiáng)低且不穩(wěn)定；燈電流過(guò)大，發(fā)射線變寬，燈電流過(guò)小，光強(qiáng)低且不穩(wěn)定；燈電流過(guò)大，發(fā)射線變寬，靈敏度下降，且影響光源壽命。靈敏度下降，且影響光源壽命。 在保證光源穩(wěn)定且有足夠光輸出時(shí)，選用最小燈電流（通常在保證光源穩(wěn)定且有足夠光輸出時(shí)，選用最小燈電流（通常是是最大燈電流的最大燈電流的1/22/3），最佳燈電流通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。），最佳燈電流通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。4 4、原子化條件、原子化條件 火焰原子化火焰原子化: 火焰類(lèi)型火焰類(lèi)型（溫度（溫度-背景背景-氧還環(huán)境）；氧還環(huán)境）；燃助比燃助比（溫（溫 度度-氧還環(huán)境氧還環(huán)境)；燃燒器