原子吸收光谱实验ppt课件

1、原子吸收光谱实验原子吸收光谱实验教学课件教学课件一仪器根本原理一仪器根本原理制造：徐制造：徐 强强化学与资料科学学院化学与资料科学学院实验实验1 原子吸收光谱实验原子吸收光谱实验一一 、 原子吸收光谱法根本原理原子吸收光谱法根本原理二二 、 原子吸收分光光度计构造原子吸收分光光度计构造三三 、 实验技术和分析方法实验技术和分析方法四四 、 干扰效应及其消除方法干扰效应及其消除方法五五 、 仪器操作方法仪器操作方法 1.1 原理 原子吸收光谱法是基于从光源发出的待测元素的特征谱线锐线光源，经过一定厚度的原子蒸气时，被待测元素基态原子吸收，辐射的减弱程度吸光度与原子蒸气中待测元素的基态原子数N0的

2、关系遵照朗伯-比尔定律：LNKIIA00logKcLA 一、原子吸收光谱法原理一、原子吸收光谱法原理 而试样中待测元素浓度c与蒸气中基态原子总数N0有确定关系，因此在确定实验条件下，吸光度与试样中待测元素浓度呈线性关系：这就是原子吸收光谱法进展定量分析的根本公式 相似之处相似之处不同之处不同之处吸收机理光源仪器分布紫外可见光谱均属于吸收光谱的范围工作波段190900nm光源单色光吸收池检测器分子吸收带状谱线连续光源（钨灯、氘灯）光源 单色器吸收池检测器原子吸收光谱锐线光源原子化器单色器检测器原子吸收线状光谱锐线光源（空心阴极灯）锐线光源原子化器单色器检测器1.2 原子吸收光谱与紫外吸收光谱比较

3、原子吸收光谱与紫外吸收光谱比较二、原子吸收分光光度计构造二、原子吸收分光光度计构造 原子吸收分光光度计主要组成： 1 锐线光源 2 原子化器 3 分光系统 4 检测系统2.1 光源光源发射被测元素的特征共振辐射。 光源应满足以下要求： 1发射的共振辐射的半宽度 要明显小于吸收线的半宽度 2辐射的强度大 3辐射光稳定，运用寿命长。 目前广泛运用的光源是空心阴极灯光源的作用：1构造如下图： 空心阴极灯2作用原理 施加适当电压时，电子将从空心阴极内壁流向阳极，与充入的惰性气体碰撞而使之电离，产生正电荷，其在电场作用下，向阴极内壁猛烈轰击;使阴极外表的金属原子溅射出来，溅射出来的金属原子再与电子、惰性

4、气体原子及离子发生撞碰而被激发，于是阴极内辉光中便出现了阴极物质和内充惰性气体的光谱。3用不同待测元素作阴极资料，可制成相应空心阴极灯 空心阴极灯的辐射强度与灯的任务电流有关4优缺陷 辐射光强度大，稳定，谱线窄，灯容易改换 每测一种元素需改换相应的灯。 2.2.1 作用 将试样中待测元素变成基态原子蒸气 2.2.2 原子化器类型 A. 火焰原子化器 B. 石墨炉原子化器 C. 氢化物原子化器2.2 原子化安装原子化安装1构造: 由雾化器和熄灭器两部分组成2.2.1 火焰原子化器火焰原子化器 按燃助比的不同，可将火焰分为三类： 正常焰：焰助比为1 4，温度高，干扰少，稳定， 背景低，常用。 富燃

5、焰：焰助比大于1 3，复原性火焰，熄灭不完 全，测定较易构成难熔氧化物的元素Mo、 Cr、稀土等 贫燃焰：焰助比小于1 6，火焰温度较高，氧化性 气氛，适用于碱土金属测定2作用 使待测物质分解为基态自在原子。 3火焰类型分类4火焰温度的选择： a保证待测元素充分别解为基态原子的前提下，尽 量采用低温火焰； b火焰温度越高，产生的热激发态原子越多，对 测定不利 c火焰温度取决于燃气与助燃气类型，常用空 气乙炔，最高温度2600K，能测35种元素。2.2.2 石墨炉原子化器石墨炉原子化器1构造 外气路中氩气沿石墨管外壁流动，冷却维护石墨管；内气路中氩气体由管两端流向管中心，从中心孔流出，用来维护原

6、子不被氧化，同时排除枯燥和灰化过程中产生的蒸汽。优点：原子化程度高，试样用量少优点：原子化程度高，试样用量少1100L，可测固，可测固 体及体及 粘稠试样，灵敏度高，检测限粘稠试样，灵敏度高，检测限10-12 g/L。缺陷：精细度较差，测定速度慢，操作不够简便，安装复缺陷：精细度较差，测定速度慢，操作不够简便，安装复 杂。杂。 四个阶段：枯燥、灰化去除基体、原子化、四个阶段：枯燥、灰化去除基体、原子化、净化净化 去除残渣去除残渣 ，待测元素在高温下生成基，待测元素在高温下生成基态原子。态原子。2原子化过程2.3 单色器单色器2.3.1 作用作用 将待测元素的共振线与临近线分开。将待测元素的共振

7、线与临近线分开。2.3.2 组件组件 色散元件棱镜、光栅，凹凸镜、狭缝等。色散元件棱镜、光栅，凹凸镜、狭缝等。2.3.3 单色器性能参数单色器性能参数1线色散率线色散率D：两条谱线间的间隔与波长差：两条谱线间的间隔与波长差的比值的比值X/。实践任务中常用其倒数。实践任务中常用其倒数 /X 2分辨率：仪器分开相邻两条谱线的才干。用该两条谱线的平均波长与其波长差的比值/表示。3通带宽度W：指经过单色器出射狭缝的某标称波优点的辐射范围。当倒色散率D一定时，可经过选择狭缝宽度S来确定： W=D S2.4 检测器检测器 主要由检测器、放大器、对数变换器、显示记录装 置组成。1. 检测器-将单色器分出的光

8、信号变成电信号。 如：光电池、光电倍增管、光敏晶体管等。2. 放大器-将光电倍增管输出的较弱信号，经电 子线路进一步放大。3. 对数变换器-光强度与吸光度之间的转换。4. 显示、记录2.5 仪器类型仪器类型1. 单光束型单光束型 有一个单色器、一个检测器，只能同时测定一种元有一个单色器、一个检测器，只能同时测定一种元素。该仪器构造简单、灵敏度高，满足日常分析任务。素。该仪器构造简单、灵敏度高，满足日常分析任务。 缺陷：不能消除光源动摇而导致的基线漂移。缺陷：不能消除光源动摇而导致的基线漂移。2.双光束型双光束型 光源辐射被旋转斩光器分为两束光，试样光束经光源辐射被旋转斩光器分为两束光，试样光束

9、经过火焰，参比光束不经过火焰，然后用半透半反射镜将过火焰，参比光束不经过火焰，然后用半透半反射镜将试样光束及参比光束交替经过单色器而投射至检测系统试样光束及参比光束交替经过单色器而投射至检测系统，得参比讯号和试样讯号，并得到得到其比值，可消除，得参比讯号和试样讯号，并得到得到其比值，可消除光源的漂移。光源的漂移。 特点：灵敏度高，火焰原子吸收特点：灵敏度高，火焰原子吸收0.x g/mL，石墨炉原子吸收，石墨炉原子吸收0.00 x g/mL，选择性好，准确度高，操作简便，选择性好，准确度高，操作简便，分析速度快。分析速度快。 运用：用于冶金、地质、机械、化工、运用：用于冶金、地质、机械、化工、医

10、药卫生和环境维护等部门。医药卫生和环境维护等部门。2.6 原子吸收光谱法的特点和运用原子吸收光谱法的特点和运用三三 实验技术和分析方法实验技术和分析方法3.1、测定条件的选择、测定条件的选择3.2、定量分析方法、定量分析方法3.3、灵敏度、特征浓度和、灵敏度、特征浓度和 检出限检出限3.1、测定条件的选择、测定条件的选择 1、分析线 普通选待测元素的共振线作为分析线，丈量高浓度时，也可选次灵敏线 2、峡缝宽度 无临近干扰线如测碱及碱土金属时，选较大的通带，反之如测过渡及稀土金属，宜选较小通带。 3、空心阴极灯的任务电流 在保证有稳定和足够的辐射光通量的情况下，尽量选较低的电流。4、原子化条件的

11、选择 火焰类型是影响原子化效率的的主要要素。根据不同试样元素选择不同火焰类型。 低、中温元素，运用乙炔空气火焰； 高温元素，运用乙炔氧化亚氮高温火焰。5、进样量 在实践任务中，应测定吸光度随进样量的变化，运用到达最称心的吸光度进样量。3.2、定量分析方法、定量分析方法3.2.1、规范曲线法、规范曲线法1、规范曲线的制造 用纯的试剂配制一组浓度适宜的规范溶液，用试剂空白溶液做参比，在选择的条件下，由低浓度到高浓度依次喷入火焰，分别测定其吸光度A，以A为纵坐标，以c为横坐标，绘制A-c 规范曲线。在一样条件下，喷入被测试液，测定其吸光度，在规范曲线上，求出试样的待测元素的含量和浓度。 1非吸收线的

12、影响 2共振变宽的影响 3发射线与吸收线的相对宽度 4电离效应规范曲线弯曲的缘由规范曲线弯曲的缘由 取假设干份体积一样的试液CX，依次按比例参与不同量的待测物的规范溶液C0，定容后浓度依次CX CX +C0 ， CX +2C0 ， CX +3CO ， CX+4C0 分别测得吸光度为： AX ，A1，A2，A3，A4。以A对浓度c 做图得不断线，图中cX点即待测溶液浓度。3.2.2 规范参与法规范参与法3.3、灵敏度、特征浓度和检出限、灵敏度、特征浓度和检出限 1、灵敏度、灵敏度S指在一定浓度时，指在一定浓度时，测定值吸光度测定值吸光度 的增量的增量A与相应的待测元素浓度或质量的与相应的待测元素

13、浓度或质量的增量增量c或或m的比值：的比值： Sc = A/c 或或 Sm =A/m 2、特征浓度、特征浓度指对应于指对应于1%净吸收净吸收IT-IS/IT=1/100的待测物浓度的待测物浓度cc，或对应与，或对应与0.0044吸光度的待测吸光度的待测元素浓度元素浓度. cc=0.0044c/A 单位：单位： g(mol 1%)-1 3、特征质量、特征质量 mc=0.0044m/A 单位：单位： g (mol 1%)-1 3、检出限、检出限 在适当置信度下，能检测出的待测在适当置信度下，能检测出的待测元素的最小浓度或最小量。用空白溶液，元素的最小浓度或最小量。用空白溶液，经假设干次经假设干次1

14、0-20次反复测定所得吸次反复测定所得吸光度的规范偏向的光度的规范偏向的3倍求得。倍求得。 (1)火焰法火焰法 cDL=3Sb/Sc 单位：单位：gml-1 (2)石墨炉法石墨炉法 mDL=3Sb/Sm Sb：规范偏向：规范偏向 S3cSm：待测元素的灵敏度，即：待测元素的灵敏度，即任务曲线的斜率。它表示能被仪器检出的任务曲线的斜率。它表示能被仪器检出的元素的最低浓度或最低质量。元素的最低浓度或最低质量。四、四、 干扰效应及其消除干扰效应及其消除4.1 化学干扰化学干扰 化学干扰指待测元素与其它组分之间的化学作用所引起化学干扰指待测元素与其它组分之间的化学作用所引起的干扰效应。主要影响到待测元

15、素的原子化效率，是主要的干扰效应。主要影响到待测元素的原子化效率，是主要干扰源。干扰源。 1 待测元素与其共存物质作用生成难挥发的化合物，待测元素与其共存物质作用生成难挥发的化合物，致使参与吸收的基态原子减少。致使参与吸收的基态原子减少。 例：例：a、钴、硅、硼、钛、铍在火焰中易生成难熔化合、钴、硅、硼、钛、铍在火焰中易生成难熔化合物。物。 b、硫酸盐、硅酸盐与铝生成难挥发物。、硫酸盐、硅酸盐与铝生成难挥发物。2待测离子发生电离反响，生成离子，不产生吸收，总待测离子发生电离反响，生成离子，不产生吸收，总吸收强度减弱，电离电位吸收强度减弱，电离电位6eV的元素易发生电离，火焰温的元素易发生电离，

16、火焰温度越高，干扰越严重，如碱及碱土元素。度越高，干扰越严重，如碱及碱土元素。 经过在规范溶液和试液中参与某种光谱化学缓冲剂来抑制或减少化学干扰：1释放剂与干扰元素生成更稳定化合物使待测元素释放出来。 例：锶和镧可有效消除磷酸根对钙的干扰。2维护剂与待测元素构成稳定的络合物，防止干扰物质与其作用。 例：参与EDTA生成EDTA-Ca，防止磷酸根与钙作用。3饱和剂参与足够的干扰元素，使干扰趋于稳定。 例：用N2OC2H2火焰测钛时，在试样和规范溶液中参与300mgL-1以上的铝盐，使铝对钛的干扰趋于稳定。4电离缓冲剂参与大量易电离的一种缓冲剂以抑制待测元素的电离。 例：参与足量的铯盐，抑制K、N

17、a的电离。 化学干扰的抑制化学干扰的抑制2某些易电离的元素在火焰中易发生电离，使某些易电离的元素在火焰中易发生电离，使参与原子吸收的基态原子减少，引起原子吸收信参与原子吸收的基态原子减少，引起原子吸收信号降低，这就称为电离干扰，是化学干扰的一种号降低，这就称为电离干扰，是化学干扰的一种重要方式。重要方式。 消除方法：普通采取在试液中参与更易电离消除方法：普通采取在试液中参与更易电离的元素，有效地抑制待测元素的电离，这种试剂的元素，有效地抑制待测元素的电离，这种试剂称消电离剂。例：参与足量的铯盐，抑制称消电离剂。例：参与足量的铯盐，抑制K、Na的电离。的电离。 消电离剂是在火焰中可以提供大量电子，又消电离剂是在火焰中可以提供大量电子，又不会在所用波长发生吸收的易电离的元素。不会在所用波长发生吸收的易电离的元素。 试样在转移、蒸发过程中物理要素变化引起的干扰效试样在转移、蒸发过程中物理要素变化引起的干扰效应，主要影响试样喷入火焰的速度、雾化效率、雾滴大小应，主要影响试样喷入火焰的速度、雾化效率、雾滴大小等。等。 可经过控制试液与规范溶液的组成尽量一致的方法来可经过控制试液与规范溶液的组成尽量一致的方法来消除。消除。4.2 物理干扰4.3 光谱干扰 待测元素的共振线与干扰物质谱线分别不完全，这待测