《分析化学》第十五章 原子吸收分光光度法课件

1、第十五章 原子吸收分光光度法atomic absorption spectrometry,AAS将试样中的元素转化为气态原子或简单的离子，然后测定蒸气中的原子在紫外、可见光区的吸收、发射或产生的荧光光谱称为原子光谱法。 原子吸收分光光度法原子发射分光光度法原子荧光分光光度法2022/9/31第十五章 原子吸收分光光度法第一节 原子吸收分光光度法的原理第二节 原子吸收分光光度计第三节 原子吸收分光光度法的应用思考与练习2022/9/32第一节 原子吸收分光光度法的原理原子吸收分光光度法:通过测定样品中待分析元素的气态自由原子,对从光源发射出的待分析元素的特征辐射的吸收,来测定样品中该元素含量的一

2、种分析方法.与分子光谱法比较:分子光谱法研究的对象:溶液中化合物的分子吸收，吸收的谱带较宽，是带状光谱；原子光谱法研究的对象:吸收光辐射的是基态原子，吸收线很窄，呈线状光谱。2022/9/33第一节 原子吸收分光光度法的原理一、原子吸收分光光度法特点：1 灵敏度高，检出限低，10-1010-14g；2 准确度高，1%5%；3 选择性高，一般情况下共存元素不干扰;4 分析速度快；5 仪器简单价格低廉应用广，可测定70多个元素(各种样品中).2022/9/35第一节 原子吸收分光光度法的原理缺点： 测定不同元素需要更换空心阴极灯； 每一种元素的分析条件都不相同 难熔元素、非金属元素测定较困难、 不

3、能同时测量多种元素2022/9/36第一节 原子吸收分光光度法的原理二、基本原理1.原子吸收光谱的产生能级元素外层电子在稳定状态时所具有的能量 基态未受激发的电子所处能级的状态 激发态高于基态的所有能量状态都称为激发态。2022/9/37第一节 原子吸收分光光度法的原理共振吸收 电子从基态跃迁到能量最低的激发态时要吸收一定频率的辐射，称为共振吸收。 产生共振吸收线（简称共振线） 吸收光谱 共振发射电子再从激发态回到基态时则发射出同样频率的辐射，称为共振发射。产生共振发射线（也简称共振线） 发射光谱共振跃迁基态向高能级的跃迁或高能级直接向基态的跃迁都称为共振跃迁。2022/9/38第一节 原子吸

4、收分光光度法的原理2.原子吸收线轮廓与谱线变宽原子结构较分子结构简单，理论上应产生线状光谱吸收线。实际上用特征吸收频率辐射光照射时，不是绝对单色光，而是有一定频率宽度，故获得的是一峰形吸收(具有一定宽度)，通常称为原子吸收线的轮廓或形状。原子吸收线轮廓吸收强度随 或吸收系数随 的变化曲线。2022/9/310第一节 原子吸收分光光度法的原理三、原子吸收值与原子浓度的关系1. 基态原子数与激发态原子数基态原子数占有99%MX液脱溶剂MX固熔融、蒸发MX气解离MM*M+(激发态原子)(基态原子)X(气态)(离子)e2022/9/312第二节 原子吸收分光光度计原子吸收仪器（1）2022/9/314

5、第二节 原子吸收分光光度计2022/9/315第二节 原子吸收分光光度计2022/9/316第二节 原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计由光源、原子化器、单色器、监测系统等四个部分组成 2022/9/317第二节 原子吸收分光光度计一、光源1.作用 提供待测元素的特征光谱。光源应满足如下要求；(1)能发射待测元素的共振线；(2)能发射锐线；(3)辐射光强度大，稳定性好。2.空心阴极灯：2022/9/318第二节 原子吸收分光光度计二、原子化系统1.作用将试样中离子转变成原子蒸气。2.原子化方法火焰法无火焰法电热高温石墨管、激光。3.原子化器类型火焰原子化器无火焰原子化器(石墨炉原子化器)202

6、2/9/320第二节 原子吸收分光光度计火焰原子化器结构由三部分组成雾化器、混合室和燃烧器2022/9/321第二节 原子吸收分光光度计火焰类型贫燃性火焰：呈蓝色，氧化性较强，在助烯气流量大、燃气流量小时形成，适用于易电离碱金属的测定。富燃性火焰：呈黄色，温度稍低，还原性较强，在助燃气流量小、燃气流量大时形成，燃烧不完全，适用于测定较易形成难离解氧化物元素（Mo、Cr稀土等）的原子化。化学计量性火焰：在燃气和助燃气的比例与两者之间化学反应计量关系相近时形成，温度高，干扰少，稳定，背景低，适合于许多元素的测定。 2022/9/323第二节 原子吸收分光光度计非火焰原子化器石墨炉原子化器结构外气路

7、中Ar气体沿石墨管外壁流动，冷却保护石墨管；内气路中Ar气体由管两端流向管中心，从中心孔流出，用来保护原子不被氧化，同时排除干燥和灰化过程中产生的蒸汽。优点原子化效率高，对一些易形成耐熔氧化物的元素，能得到较高的原子化效率。2022/9/324第二节 原子吸收分光光度计单色器单色器是用于从激发光源的复合光中分离出被测元素的分析线的部件。作用将待测元素的共振线与邻近线分开。 组件 色散元件(棱镜、光栅)，凹凸镜，狭缝等。2022/9/326第二节 原子吸收分光光度计四、检测系统由检测器、放大器、对数变换器、显示记录装置组成。检测器将单色器分出的光信号转变成电信号。如：光电池、光电倍增管、光敏晶体

8、管等。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。对数变换器光强度与吸光度之间的转换。显示、记录2022/9/327第三节 原子吸收分光光度法的应用一、 定量分析方法二、 应用与示例2022/9/328第三节 原子吸收分光光度法的应用（二）标准加入法取几份相同体积的被测溶液，分别加入0、C0、2C0、4C0浓度的标准溶液，然后稀释至相同体积。则加入标准溶液后的浓度为：Cx、Cx+C0、Cx+2C0、 Cx+4C0。图中CX点即待测溶液浓度在相同的实验条件下分别测定它们的吸光度，绘制A-c曲线。将该曲线外推至与浓度轴相交，交点与坐标原点的距离Cx即是被测元素经稀释后的浓度。2022/

9、9/330标准加入法应注意的问题：标准加入法应注意的问题溶液的浓度与其对应的吸光度呈线性关系至少采用四个点作外推曲线，并且第一份加入的标准溶液与样品溶液的浓度应相当本方法只能消除基体效应带来的影响，不能清除背景吸收所造成的影响。空白值要用标准加入法求出其含量，再从样品溶液中扣除。在本方法中，作图得到的直线斜率不宜太小，否则要引进较大的误差。2022/9/331第三节 原子吸收分光光度法的应用（三）内标法内标法是在标准溶液和样品溶液中分别加入一定量的内标元素，测定被测元素与内标元素的吸光度比值，并以吸光度之比值对被测元素浓度绘制校正曲线，根据试液测得的吸光度比值由校正曲线上求得被测元素的含量。

10、所选的内标元素应与被测元素在原子化过程中具有相似的特性。例如测定Ca时采用Sr作内标元素，测定Mg时，采用Cr或Mn作内标元素 2022/9/332第三节 原子吸收分光光度法的应用二、应用示例（一）直接测定法1.碱金属元素的测定碱金属是用原子吸收分光光度法测定的灵敏度很高的一类元素。碱金属盐沸点低，通过火焰区能立即蒸发，使用低温火焰比较合适2022/9/333第三节 原子吸收分光光度法的应用2.碱土金属元素的测定 碱土金属在火焰中易生成氧化物和极小的MeOH、MeOH基团，采用高温富燃火焰，有利于自由原子的形成，提高灵敏度宜采用高温复燃火焰，并加入少量的碱金属来抑制电离干扰，提高原子化效率 2

11、022/9/334第三节 原子吸收分光光度法的应用3.测含金属原子的有机药物人体中的痕量元素与人体健康关系密切，为了对这些元素的生理功能进行研究，必须要测定人体内各种元素的含量及其变化人体里能检测出的金属元素有：K、Na、Ca、Cr、Mo、Fe、Pb、Co、Ni、Cu、Zn等三十多种，可以采用直接测定法例如测定维生素B12 ，因其是含有钴原子的有机药物，可通过测定钴的含量再换算成维生素B12 的含量。2022/9/335第三节 原子吸收分光光度法的应用应用实例1.发锌的火焰原子化法测定取枕部发根1cm发样1g，用洗涤剂水溶液浸泡半小时后，先用自来水洗净后，再用去离子水冲洗，抽滤后烘干，存于洁净

12、的密闭容器中备用。精确称其处理好的发样20mg放入石英消化管中，加入=1：5的混酸1ml，湿法消化至百色残渣，然后用0.5%硝酸定容至10ml。在213.9nm下，直接喷入空气乙炔火焰中进行测定。相同条件下测定标准系列，绘制工作曲线，从工作曲线中查出样品含量。 2022/9/336第三节 原子吸收分光光度法的应用2.石墨炉原子化法测定血中铅、镉：取血样0.2ml注入1.5ml带塞聚乙烯锥型管中，加入0.8mol/L硝酸0.6ml，静置片刻，离心分离，吸出上层清液，用0.5%硝酸稀释10倍，进样20L，按表15-1工作条件测定上清液中铅和隔的吸光度，相同条件下测定标准系列，绘制工作曲线，从工作曲

13、线上查出样品含量。2022/9/337测量铅、镉的仪器工作条件 元素 波长 (nm)狭缝(nm)干燥 灰化 原子化 烧残(净化) 温度() 时间(s) 温度()时间(s) 温度()时间(s) 温度()时间(s) 铅283.30.510040380121900221002镉 228.8 0.5 100404601621002230022022/9/338第三节 原子吸收分光光度法的应用3.病人胸水中铜、铁含量测定按病人胸部常规B超定位，抽出胸水9.00mL，注入15mL带塞的塑料试管中，加入1.00mL肝素，pH7.4等渗缓冲抗凝剂，混匀后，用移液管从中吸取抗凝胸水3.00mL，置于消化管中，分

14、别加入浓硝酸，高氯酸各1.00mL，摇匀后，在电砂浴上加热消化，直至溶液呈无色透明为止。冷却后，转移到10mL容量瓶中，加入0.6mL正丁醇，用蒸馏水稀释至刻度。用火焰原子吸收仪测定的，铜、铁元素的测定波长分别是324.8nm、248.3nm。2022/9/339第三节 原子吸收分光光度法的应用（二）间接测定法间接测定法是指利用被测组分与可测定金属或非金属，依据反应有化学计量关系，由此计算被测组分含量的方法。此方法适合那些不能直接测定的组分例如测定有机药物，可利用有机药物与金属生成配合物，然后间接测定有机物。2022/9/340思考与练习简述原子吸收分光光度法的基本原理。何为锐线光源？原子吸收分光光度法为什么用锐线光源？简述原子吸收分光