第8篇-原子吸收光谱法.ppt

分析化学 Analytical Chemistry 8 原子吸收光谱法 Atomic Absorption Spectroscopy 方法介绍 原子吸收光谱法是基于蒸气相中被测元素的基态原子对特定谱线（通常是待测元素的共振辐射）的吸收作用，来测定试样中该元素含量的一种分析方法。 方法特点 优点： 准确度高，灵敏度高； 选择性好，抗干扰能力强； 精密度高； 测定元素范围广泛，可测定70多个元素。 8.1 原子吸收光谱法的基本原理 一、原子发射光谱与原子吸收光谱 二、吸收线的轮廓及变宽 三、原子吸收与原子浓度的关系 一、原子发射光谱与原子吸收光谱 原子光谱是原子中的最外层电子（价电子）在不同能级间发生跃迁的结果。 光的发射和吸收是原子由一个状态向另一个状态转变的过程。 原子发射光谱与原子吸收光谱 元素的特征谱线 各种元素的原子结构和外层电子排布不同 基态→第一激发态：跃迁吸收能量不同——具有特征性。 各种元素的基态→第一激发态 最易发生，吸收最强，最灵敏线，特征谱线，共振线。 利用原子蒸气对特征谱线的吸收可以进行定量分析。 分析线 一般选待测元素的共振线作为分析线，测量高浓度时，也可选次灵敏线。 二、吸收线的轮廓及变宽 由光源发射强度为I0的光被吸收池中的分子或原子化器中的基态原子吸收，未被吸收的光Iv则透射过去，透射光强度和入射光强度符合朗伯比尔定律： 吸收线的轮廓及变宽 吸收线的轮廓及变宽 自然宽度（Natural Width） 无外界条件影响下，谱线仍有的宽度。 多普勒变宽（Doppler Boadening） 由于原子在空间作无规则热运动所致，故又称为热变宽，这是谱线变宽的主要原因。 压力变宽（Pressure Boadening） 由于吸收原子与蒸气中的其它原子或分子之间相互碰撞，引起能级稍微变化而导致谱线变宽。 三、原子吸收与原子浓度的关系 积分吸收和峰值吸收 原子吸收与原子浓度的关系 原子吸收与原子浓度的关系 原子吸收基本关系式 原子吸收与原子浓度的关系 基态原子数与原子吸收定量基础 原子吸收与原子浓度的关系 8.2 原子吸收分光光度计 一、光源－空心阴极灯 二、原子化装置 三、光学系统 四、检测系统 原子吸收分光光度计 原子吸收分光光度计 原子吸收分光光度计 一、光源－空心阴极灯 作用 提供待测元素的特征光谱。获得较高的灵敏度和准确度。 光源应满足如下要求； 能发射待测元素的共振线； 能发射锐线； 辐射光强度大，稳定性好。 空心阴极灯 空心阴极灯的工作电流 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。 二、原子化装置 作用：将试样中离子转变成原子蒸气。 原子化装置 火焰原子化装置－－雾化器和燃烧器 原子化装置 火焰原子化法 火焰温度的选择： 保证待测元素充分离解为基态原子的前提下，尽量采用低温火焰； 温度越高，产生的热激发态原子越多； 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。 火焰原子化法 火焰类型： 化学计量火焰： 温度高，干扰少，稳定，背景低。 富燃火焰： 还原性火焰，燃烧不完全，测定较易形成难熔氧化物的元素Mo、Cr稀土等。 贫燃火焰： 火焰温度低，氧化性气氛，适于碱金属测定 火焰原子化法 火焰原子化法 火焰种类及对光的吸收： 石墨炉原子化装置 优点：原子化程度高，试样用量少(1-100 ?L)，可测固体及粘稠试样，灵敏度高，检测极限10-12 g/L。 缺点：精密度差，测定速度慢，操作不够简便，装置复杂。 石墨炉原子化装置 原子化过程 其他原子化方法－低温原子化方法 一般原子化温度700~900℃。 氢化物原子化 主要应用于：As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等元素。 冷原子化法 主要应用于：各种试样中Hg元素的测量。 原子化条件－－火焰原子化法 火焰类型 依据不同试样元素选择不同火焰类型。 观测高度 调节观测高度（燃烧器高度），可使元素通过自由原子浓度最大的火焰区，灵敏度高，观测稳定性好。 三、光学系统 光学系统可分为两部分：外光路系统（照明系统）和分光系统（单色器）。 光学系统 仪器条件选择－－狭缝宽度 通带（可调节狭缝宽度改变） 无邻近干扰线（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。 四、检测系统 测量条件选择 分析线：查手册，随空心阴极灯确定。 灯电流：按灯制造说明书要求使用。 原子化条件：火焰类型，观测高度等。 狭缝宽度 W=D·S：没有干扰情况下，尽量增加W，增强辐射能。 进样量：针对非火焰方法。 8.3 原子吸收分析中的干扰及其抑制 interference and elimination 电离干扰 化学干扰 物理干扰 光谱干扰 1