PPT原子吸收光谱法 分析仪器 PPT课件

1、 原子吸收光谱法原子吸收光谱法(atomic absorption (atomic absorption spectroscopy,AASspectroscopy,AAS ) )是利用气态原子可以吸收是利用气态原子可以吸收一定波长的光辐射一定波长的光辐射, ,使原子中外层电子从基态使原子中外层电子从基态跃迁到激发态的现象而建立的跃迁到激发态的现象而建立的. .由于各种原子由于各种原子中电子的能级不同中电子的能级不同, ,将有选择性地将有选择性地共振吸收共振吸收一一定波长的光辐射定波长的光辐射, ,这个共振吸收波长恰好等于这个共振吸收波长恰好等于该原子受激发后发射光谱的波长，由此可作为该原子受激

2、发后发射光谱的波长，由此可作为元素定性的依据元素定性的依据, ,而吸收辐射的强度可作为定而吸收辐射的强度可作为定量的依据量的依据.AAS.AAS现在已成为无机元素定量分析应现在已成为无机元素定量分析应用最广泛的一种分析方法用最广泛的一种分析方法原子吸收分析示意图原子吸收分析示意图l干扰少，准确度高干扰少，准确度高 l灵敏度高灵敏度高 l测定范围广测定范围广 l操作简便，分析速度快操作简便，分析速度快 l仪器结构简单仪器结构简单缺点缺点: 光源；各元素的分析条件；非金属元素光源；各元素的分析条件；非金属元素 元素通过一定温度火焰后元素通过一定温度火焰后, ,变为原子蒸气变为原子蒸气. .原原子蒸

3、气对共振辐射的吸收程度和其中基态原子蒸气对共振辐射的吸收程度和其中基态原子数成正比亦即与原子浓度成正比子数成正比亦即与原子浓度成正比. .和分光光度法的基本原理相似和分光光度法的基本原理相似, ,原子吸收与原子吸收与原子浓度的关系也符合原子浓度的关系也符合朗伯朗伯- -比尔定律比尔定律. .0rK CLII e当入射光强度为当入射光强度为 , ,频率为频率为 的一束共振的一束共振辐射通过厚度为辐射通过厚度为L L及浓度为及浓度为C C的原子蒸气时的原子蒸气时, ,透透射光强度为射光强度为I I, ,在频率在频率 下吸收系数为下吸收系数为 , ,它们之间有如下关系它们之间有如下关系0IrK当原子

4、蒸气的厚度一定时当原子蒸气的厚度一定时,设设 则上式可简化为则上式可简化为 , 故故 将透光度将透光度 的倒数取对数的倒数取对数,称为称为吸光度吸光度A.rK LK 0KCII e0/KCI Ie0/I I0lgIIAKCl光源光源: :提供特征锐线光谱提供特征锐线光谱l原子化器：原子化器：产生原子蒸汽，使被测元素产生原子蒸汽，使被测元素原子化原子化l分光系统：分光系统：将被测分析线与光源其他谱将被测分析线与光源其他谱线分开，并阻止其他谱线进入检测器线分开，并阻止其他谱线进入检测器l检测系统：检测系统：光电倍增管光电倍增管l数据处理系统数据处理系统l吸收线的选择吸收线的选择l灯电流的选择灯电流

5、的选择l火焰种类的选择火焰种类的选择l燃烧气和助燃气的流量燃烧气和助燃气的流量l火焰高度火焰高度l石墨炉原子化条件的选择石墨炉原子化条件的选择 在原子吸收光谱中在原子吸收光谱中, ,把能被基态原子吸收的谱线把能被基态原子吸收的谱线称为称为”共振线共振线”, ,它相当于基态和最低能级激发态它相当于基态和最低能级激发态之间的跃迁谱线之间的跃迁谱线. .共振线作为吸收线灵敏度最高共振线作为吸收线灵敏度最高. 但有些元素但有些元素(Ni,Co)(Ni,Co)的灵敏线不是共振线的灵敏线不是共振线. .此外此外, ,当存在光谱干扰当存在光谱干扰, ,待测元素浓度过高时待测元素浓度过高时, ,也可选择也可选

6、择次灵敏线作为吸收线次灵敏线作为吸收线. . 一般地一般地, ,灯电流值越小灯电流值越小, ,测定的灵敏度越高测定的灵敏度越高, ,灯的使用寿灯的使用寿命也更长命也更长, ,但是光强不足但是光强不足, ,稳定性差稳定性差; ;灯电流过大灯电流过大, ,灵敏度低灵敏度低. .实际操作中实际操作中, ,灯电流的选择根据实验结果确定灯电流的选择根据实验结果确定, ,具体做法如具体做法如下下: :1.1.选择适当浓度的待测元素的标准溶液选择适当浓度的待测元素的标准溶液, ,使使其吸光度在其吸光度在0.2-0.60.2-0.6之间之间; ;2.2.空心阴极灯预热稳定后空心阴极灯预热稳定后( (约约10-

7、30min),10-30min),逐逐渐改变灯电流渐改变灯电流, ,选取吸光度高的灯电流作为选取吸光度高的灯电流作为工作电流工作电流. .原则原则: :选择火焰时要求所用火焰的温选择火焰时要求所用火焰的温度能将待测元素原子化度能将待测元素原子化, ,同时又要尽同时又要尽量减少被测元素产生电离量减少被测元素产生电离. .只要能使待测元素有效原子化,最好使用低温火焰,高温火焰会因产生电离造成信号损失. 空气空气- -乙炔火焰是应用最多的火焰乙炔火焰是应用最多的火焰, ,火焰火焰温度可达温度可达23002300,能测定以下常见元素能测定以下常见元素: : Ag Au Ba Bi Ca Cd Co C

8、r Cu Fe Hg K Li Mg Mn Na Ni Pb Pd Pt Sb Sn Zn 空气空气- -氢气火焰温度较低氢气火焰温度较低, ,但在短波部分吸但在短波部分吸收小收小, ,适合于测定吸收线波长在适合于测定吸收线波长在230nm230nm以以下的元素下的元素(As).(As). 氧化亚氮氧化亚氮- -乙炔火焰的温度高乙炔火焰的温度高(2900(2900),),并可形成还原性很强的气氛并可形成还原性很强的气氛, ,用于测定在用于测定在空气空气- -乙炔焰中难解离的元素乙炔焰中难解离的元素( (如如:Al B :Al B Be La Mo Si Ti VBe La Mo Si Ti V

9、等元素等元素) )l富燃性火焰富燃性火焰( (助燃比助燃比3:1):3:1):火焰发亮火焰发亮, ,燃烧高度燃烧高度较高较高, ,温度较低温度较低, ,噪声较大噪声较大, ,燃烧不完全呈还原燃烧不完全呈还原性气氛性气氛, ,适合于测定易形成氧化物的适合于测定易形成氧化物的Ca Sr Ba Ca Sr Ba Cr Mo REECr Mo REE等元素等元素; ;l贫燃性火焰贫燃性火焰( (助燃比助燃比6:1):6:1):火焰清晰不发亮火焰清晰不发亮, ,燃燃烧高度低烧高度低. .燃烧充分燃烧充分, ,温度高温度高, ,还原性气氛差还原性气氛差, ,适适合于测定不易生成氧化物的合于测定不易生成氧化

10、物的Au Ag Cu Fe Co Au Ag Cu Fe Co Ni Mg Pb Zn Cd MnNi Mg Pb Zn Cd Mn等元素等元素; ;l中性火焰中性火焰( (助燃比助燃比4:1):4:1):温度高温度高, ,背景低背景低, ,火焰稳火焰稳定定, ,适合于测定多数元素适合于测定多数元素. .( (以空气以空气- -乙炔火焰为例乙炔火焰为例) ) 通过调节燃烧器的高度来调节火焰高通过调节燃烧器的高度来调节火焰高度度, ,以便使由光源发出来的光束从火焰中以便使由光源发出来的光束从火焰中最适当的位置最适当的位置( (原子密度最大的区域原子密度最大的区域) )通通过过. .l标准曲线法标

11、准曲线法:配制一系列与试样溶液组成相近的不同浓配制一系列与试样溶液组成相近的不同浓度的标准溶液度的标准溶液,测量吸光度测量吸光度,绘制绘制c-A标准曲线标准曲线,与试样溶液中与试样溶液中待测元素对比待测元素对比;l标准加入法标准加入法:分别取数份等量的分析试样溶液分别取数份等量的分析试样溶液,加入标加入标准溶液配制成含有不同浓度标准物质的一系列溶液准溶液配制成含有不同浓度标准物质的一系列溶液,测定其测定其吸光度吸光度.以添加的标准物质的浓度和吸光度绘制标准曲线以添加的标准物质的浓度和吸光度绘制标准曲线,将吸光度外推到零将吸光度外推到零,测得试样的浓度测得试样的浓度.l内标法内标法:分别在标准试

12、样和被测试样中加入已知量的第分别在标准试样和被测试样中加入已知量的第三种元素作为内标元素三种元素作为内标元素,测定分析线和内标线的吸光度比测定分析线和内标线的吸光度比( )并以并以D对应标准溶液中被测元素含量或浓度绘制对应标准溶液中被测元素含量或浓度绘制工作曲线工作曲线.然后在标准曲线上根据然后在标准曲线上根据 计算出试样中待测计算出试样中待测元素的含量元素的含量.,xD DxDl物理干扰物理干扰l光谱干扰光谱干扰l电离干扰电离干扰l化学干扰化学干扰l背景干扰背景干扰溶液粘度溶液粘度吸喷速率吸喷速率喷雾量和雾化效率喷雾量和雾化效率毛细管形状毛细管形状 物理干扰一般都是负干扰物理干扰一般都是负干

13、扰, ,最终影响火焰分最终影响火焰分析体积中原子的密度析体积中原子的密度. .l配制与待测试液基体相一致的标准溶液配制与待测试液基体相一致的标准溶液; ;l当前者困难时当前者困难时, ,可采用标准加入法可采用标准加入法; ;l当被测元素在试液中浓度较高时当被测元素在试液中浓度较高时, ,可以稀释溶液来降低可以稀释溶液来降低或消除物理干扰或消除物理干扰; ;l在试液中加入有机溶剂在试液中加入有机溶剂, ,改变试液的粘度和表面张力改变试液的粘度和表面张力, ,提高喷雾速率和雾化速率提高喷雾速率和雾化速率, ,增加基态原子在火焰中的停增加基态原子在火焰中的停留时间留时间, ,提高分析灵敏度提高分析灵

14、敏度; ;另一方面另一方面, ,有机溶剂会增加火有机溶剂会增加火焰的还原性焰的还原性, ,从而使难挥发从而使难挥发, ,难熔化合物解离为基态原难熔化合物解离为基态原子子, ,多数情况下多数情况下, ,使用酮类或酯类效果较好使用酮类或酯类效果较好. . 在某些情况下在某些情况下, ,测定中使用的分析线与测定中使用的分析线与干扰元素的发射线不能完全分开干扰元素的发射线不能完全分开, ,或分析或分析线有时会被火焰中待测元素以外的其他线有时会被火焰中待测元素以外的其他成分所吸收成分所吸收. . 消除的方法是减小狭缝宽度或选用其消除的方法是减小狭缝宽度或选用其他的分析线他的分析线, ,或使标准试样和分析

15、试样的或使标准试样和分析试样的组成更接近以抑制干扰的发生组成更接近以抑制干扰的发生. . 待测元素原子由于火焰温度过高而发待测元素原子由于火焰温度过高而发生电离生电离, ,从而使参与原子吸收的基态原从而使参与原子吸收的基态原子数减少子数减少, ,导致吸光度下降导致吸光度下降, ,而且使工而且使工作曲线随浓度的增加向横轴发生弯曲作曲线随浓度的增加向横轴发生弯曲的现象的现象. . 因此因此, ,电离干扰对于电离电位较低的电离干扰对于电离电位较低的碱金属和碱土金属较为显著碱金属和碱土金属较为显著. .l加入消电离剂加入消电离剂l利用富燃火焰也可抑制电离干扰利用富燃火焰也可抑制电离干扰l利用温度较低的

16、火焰利用温度较低的火焰l提高溶液的吸喷速率提高溶液的吸喷速率l标准加入法标准加入法 是指试样溶液转化为自由基态原子的过程中是指试样溶液转化为自由基态原子的过程中, ,待待测元素和其他组分之间发生化学作用而引起的干测元素和其他组分之间发生化学作用而引起的干扰效应扰效应. .它主要影响待测元素化合物的熔融它主要影响待测元素化合物的熔融, ,蒸发蒸发和解离过程和解离过程. .这种效应可以是正效应这种效应可以是正效应, ,增强原子吸增强原子吸收信号收信号; ;也可以是负效应也可以是负效应, ,降低原子吸收信号降低原子吸收信号. .化学化学干扰是一种选择性干扰干扰是一种选择性干扰, ,它不仅取决于待测元素与它不仅取决于待测元素与共存元素的性质共存元素的性质, ,还与火焰类型还与火焰类型, ,火焰温度火焰温度, ,火焰状火焰状态态, ,观察部位等因素有关观察部位等因素有关. .化学干扰是火焰原子吸化学干扰是火焰原子吸收分析中干扰的主要来源收分析中干扰的主要来源, ,其产生的原因是多方面其产生的原因是多方面的的. .l利用高温火焰利用高温火焰l利用火焰气氛利用火焰气氛l加入释放剂加入释放剂l加入保护剂加入保护剂l加入缓冲剂加入缓冲剂l采用标准加入法采用标准加入法背景干扰常常是样品池中