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1、关于原子吸收现在学习的是第1页，共45页第一节 概述一、定义及其分类 原子吸收光谱法（atomic absorption spectrometry AAS）：又称为原子吸收光谱分析，简称原子吸收法。是基于自由原子吸收光辐射的一种元素定量分析方法。即被测元素的基态原子对由光源发出的该原子的特征性窄频辐射产生共振吸收，其吸光度在一定浓度范围内与蒸汽相中被测元素的基态原子浓度成正比。即原子吸收法与紫外可见光光度法的基本原理相同，都遵循Beer定律。根据原子化方式可分为：1）火焰原子吸收法 2）非火焰原子吸收法 3）冷原子吸收法 现在学习的是第2页，共45页第一节 概述二、特点（一）原子吸收法、紫外可
2、见光光度法和原子发射法的区别 三种分析方法的基本原理相同，都遵循Beer定律。1.原子吸收法与紫外可见光光度法的区别 1）吸光物质的状态不同 原子吸收法：蒸汽相中的基态原子 紫外可见光光度法：溶液中的分子（或原子团）2）吸收光谱的不同 原子吸收法：锐线光、线状吸收，半宽约0.01 紫外可见光光度法：单色光、带状吸收现在学习的是第3页，共45页第一节 概述2.原子吸收法与原子发射法的区别 1）定量分析的基础（依据）不同 原子吸收法：基态原子对特征锐线光的吸收程度 原子发射法：激发态原子发射的特征频率辐射的强度 2）测定元素的原子状态不同 原子吸收法：基态原子，待测元素中最主要最多的能态原子 原子
3、发射法：激发态原子，待测元素中占极少比率（1%）的能态原子（二）原子吸收法的特点 1.灵敏度高（检出限低）10-8-10-10g/mL10-12-10-14g/mL现在学习的是第4页，共45页第一节 概述 2.精密度好 相对标准差（RSD）达1-2%0.1-0.5%3.选择性高 4.精确度高、分析速度快 5.应用广泛 岩石、矿石、土壤、大气飘尘、水、植物、食品、生物组织等试样中70多种微量金属元素，间接测定S、N、卤素等非金属及其化合物。6.缺点 1）不能对多种元素进行同时 2）某些元素测定灵敏度较低（稀土元素、Zr、W、U、B），某些成分复杂的样品干扰较大。现在学习的是第5页，共45页第二节
4、 基本原理 一、一般分析过程、一般分析过程 火焰单色器检测器放大读数助燃气燃气原子化系统试液空心阴极灯现在学习的是第6页，共45页第二节 基本原理二、基态原子和原子吸收光谱的产生（一）基态原子的产生 MX试样溶液雾粒喷入高温火焰中发生蒸发脱水、热分解原子化、激发、电离、化合等一系列过程 脱水 气化 1）MX(湿气溶液)MX(s)MX(g)原子化 2）MX(g)M(g)X(g)现在学习的是第7页，共45页第二节 基本原理 激发 电离 3)M(g)M*(g)M e 化合激发 化合 激发 MOH*M(g)MO MO*OH现在学习的是第8页，共45页第二节 基本原理（二）吸收光谱的产生 激发态能级基态
5、能级图1 原子吸收与原子发射 之间的关系S0S1S2Sn 原子吸收光谱与原子发射光谱的产生是互相联系的两个相反过程。光的发射是原子中外层较高能级（激发态）的电子跃迁至较低能级（低激发态或基态）时所产生的电磁辐射。光的吸收是当基态原子受到外界一定能量作用时，原子外层电子就会从基态向较高能级跃迁，这时就要吸收一定频率的辐射。即一种元素的原子不仅可以发射一系列特征谱线，也可以吸收与发射波长相同的特征谱线（图1）现在学习的是第9页，共45页第二节 基本原理 吸收光谱发射光谱图2 钠原子的吸收光谱与发射光谱图波长(nm)2000 1000 800 500 400 300 一般而言，同种原子的发射光谱线要
6、比吸收光谱线多得多（图2）因为吸收光谱的大多数谱线是原子中的价电子从基态到各激发态之间的跃迁而产生的，而原子发射光谱中除了电子从激发态向基态跃迁外，还包括不同激发态之间的相互的跃迁。共振跃迁：光谱分析中原子在基态与激发态之间的相互跃迁。共振吸收线（发射线）：由共振跃迁产生的谱线 第一共振吸收线（主共振吸收线）：由第一激发态向基态跃迁产生的共振吸收谱线。原子吸收法通常是利用第一共振吸收谱线进行测定的。现在学习的是第10页，共45页第二节 基本原理三、基态与激发态原子的分配关系 一定火焰温度下，当处于热力学平衡时，火焰中基态与激发态原子数的比例关系服从Bolzman分布定律：Nq/N0=(gq/g
7、0)e-(Eq-E0)/KT (1)式中，Nq、N0：分别是激发态、基态原子数 gq、g0：分别是激发态、基态统计权重 Eq、E0：分别是激发态、基态原子的能级 K：Bolzman常数（1.38 10-16erg/K）T：热力学温度现在学习的是第11页，共45页第二节 基本原理 令E0=0，上式可整理为：Nq/N0=(gq/g0)e-Eq/KT=(gq/g0)e-hf/KT (2)h：普朗克常数 f：光的频率由于一定频率的原子谱线gq、g0、Eq都是定值，因此 Nq/N0比值仅受T（火焰温度）的影响，T确定则Nq/N0比值确定 一些元素不同温度下的Nq/N0比值如表1。由表1知：1）同一原子，
8、T高，Nq/N0比值高 2）同一T（火焰温度）下共振线波长越长的原子 Nq/N0比值越大 3）Nq/N0比值很小，即与基态原子数相比激发态原子数很少。现在学习的是第12页，共45页第二节 基本原理 表1.不同温度下某些元素的Nq/N0比值（理论值）Nq/N0 元素 共振谱线nm 2000K 2500K 3000K K 766.49 1.6810-4 1.1010-3 3.8410-3 Na 589.00 9.8610-6 1.1410-4 5.8310-4 Ca 422.67 1.2210-7 3.6710-6 3.5510-5 Fe 371.99 2.2910-9 1.0410-7 1.31
9、10-6 Cu 324.75 4.8210-10 4.0410-8 6.6510-7 Mg 285.21 3.3510-11 5.2010-9 1.5010-7 Zn 213.86 7.4510-15 6.2210-12 5.5010-10现在学习的是第13页，共45页第二节 基本原理四、谱线的轮廓及其变宽 入射光的强度随频率而改变。如果入射光不是绝对的单色线，则吸收线的频率也是变化的、非单一的（如图3）。从理论上，原子中电子能级跃迁时发射或吸收的能级是量子化的，因此其发射或吸收谱线应该是单频的。但是实际上原子吸收线并不是严格单色和无限细的，而是具有一定宽度的（如图3）。在中心频率f0处吸光最
10、强、透光最少。若以吸收光强度与频率作关系图即可得到原子吸收线的轮廓图（如图4）。是一个围绕f0并且具有一定频率宽度的峰形吸收。峰的最大吸收系数Kf0所对应的频率就是原子的特征吸收频率即中心频率f0，而峰值吸收系数一半处的频率范围f称为吸收线轮廓的半宽度。常被用来表示吸收线的轮廓。约为0.001-0.01nm。现在学习的是第14页，共45页第二节 基本原理 Iff0fKfKf01/2Kf0ff0f图3 透光强度(If)频率(f)的关系曲线图4 吸收线的轮廓现在学习的是第15页，共45页第二节 基本原理 引起原子吸收谱线变宽的因素有许多，包括原子内因性质（如自然变宽）和外界条件的影响。概括起来有：
11、1）自然变宽（f n）指原子发生能级间跃迁时由于激发态原子使命不同而产生的变宽。2）热变宽（f D）也称Doppler变宽。是由于原子受热后在空间作无规则运动产生多普勒效应所引起的变宽。其值与原子量的平方根成反比，与火焰温度的平方根成正比。3）压力变宽（f L）也称碰撞变宽。原子蒸汽中的气体压力升高会使粒子之间的相互碰撞机会增加，而引起吸光原子与蒸汽中的原子或分子的能级稍有变化，使吸收频率变化而导致谱线变宽。现在学习的是第16页，共45页第二节 基本原理 压力变宽分为 Lorentz变宽和 Holtsmark变宽。其值与 火焰温度的平方根成反比，却明显地随气体压力的增大而增大。4）谱线迭加变宽
12、 由于同位素存在而引起的变宽。5）自吸变宽 在空心阴极灯中，激发态原子发射出的光被阴极周围的同类基态原子所吸收的自吸现象也会使谱线变宽，同时使发射强度变弱。自吸变宽随灯电流的增大而增大。现在学习的是第17页，共45页第二节 基本原理 五、原子吸收的测量积分吸收和峰值吸收 1.积分吸收与原子数（浓度）的关系 由于原子吸收光谱中共振吸收线和共振发射线都不是单频的几何线，而是具有一定频率宽度的峰形吸收（或发射）。因此应用Beer定律来描述吸光度与原子浓度之间的关系显然不够严格。常采用积分吸收或峰值吸收来进行定量分析。根据爱因斯坦理论积分吸收与基态原子数N0之间存在如下关系：Kfdf=(e2/mc)f
13、N0 (3)由于一定条件下给定元素的 e2、mc、f为常数，则有：Kfdf=KN0 (4)现在学习的是第18页，共45页第二节 基本原理 但是由于原子吸收谱线的带宽仅0.001-0.01nm，要在如此小的波长范围内测量它的积分系数实际上很难进行，因为：1）对单色光的纯度要求很高，一般光源不能满足 2）对仪器的分辨率要求很高，一般仪器不能满足 2.锐线光源 Walsh(1955)提出：在温度不太高的条件下，峰值吸收（即吸收谱线中心波长的吸收系数）同被测原子浓度也成线性关系，因此可以用中心波长吸收的测量代替积分吸收系数的测量。同时，锐线光源的出现解决了测定峰值吸收的难题。锐线光源是指空心阴极灯中特
14、定元素的激发态在一定条件下发出的半宽度只有吸收线1/5的辐射线。它所发射的谱线与原子吸收谱线的中心频率一致，都在f0处（图5）。现在学习的是第19页，共45页第二节 基本原理由于吸收谱线与发射谱线的中心频率（波长）重合，而且锐线光源发射线的带宽 要比吸收线的带宽 小得多，可以认为在发射线带宽 范围内原子吸收系数为常数，并正比于中心波长0 处的吸收系数。即发射线的轮廓就相当于吸收线中心的峰值频率吸收。若仅考虑火焰原子的热运动，峰值吸收与积分吸收之间的关系服从：=0.001 -0.005nm=0.0005 -0.002nm0(f0)(f)图5 火焰中的吸收线与空心 阴极灯的发射线比较I现在学习的是
15、第20页，共45页第二节 基本原理 Kfdf=1/2fD Kf0/ln2 (5)当测定条件一定时，fD为一常数，故 Kfdf=K Kf0 (6)即：峰值吸收（峰值吸收系数 Kf0）在一定条件下与积分吸收成正比，可以代替积分吸收。由于(3)、(4)式 Kfdf=(e2/mc)fN0=KN0 K Kf0=KN0 （7）峰值吸收系数 Kf0与基态原子数之间存在正比关系。在实际中不必求Kf0值，根据Lambert定律 I=I0exp(-K L)（8）K 为基态原子在这一波长的吸光系数 L 为作用光通过样品的长度，则有：现在学习的是第21页，共45页第二节 基本原理 A=lg(I0/I)=Kf0 L l
16、ge （9）由（7）式，有 A=lg(I0/I)=kN0 (10)即用锐线光源测得的吸光度A值与基态原子数（浓度）N0成正比。现在学习的是第22页，共45页第三节 原子吸收分光光度计一、基本装置及其工作原理 可分单光束、双光束原子吸收光谱仪，其基本结构相同，都由光源、原子化系统、分光系统和检测系统四个主要部分组成。原子化器光源透镜透镜反射镜反射镜光栅入射狭缝光电倍增管出射狭缝图6 单光束（双光束）原子吸收分光光度计光路示意图折光器折光器现在学习的是第23页，共45页第三节 原子吸收分光光度计 工作原理：单光束分光光度计：从光源发射的待测元素的共振线通过原子化器中的基态原子，部分作用光被待测原子
17、的原子蒸气吸收，分析光进入单色器，再照射到检测器上，产生交流电信号，经放大后在读数指示器显示（吸光度）。双光束分光光度计：主要不同点在于光源辐射的作用光被旋转折光器分为两束光强相同的光，其中一束通过原子化器（通过样品），另一束不通过原子化器，作为参比光束。之后两束分析光都通过单色器、检测器。通过测定参比光束光源强度的波动，达到消除光源强度不稳定所引起的漂移，使测量准确性得到进一步提高。现在学习的是第24页，共45页第三节 原子吸收分光光度计（一）光源 1.光源的要求 原子吸收分析用的光源要求满足以下要求：1）稳定性好 2）发射强度高 3）使用寿命长 4）能发射待测元素的共振线，且其半宽度要小于
18、吸收线半宽度 5）背景辐射小 空心阴极灯、蒸气放电灯、高频无极放电灯和可调激光器均可满足以上要求，其中空心阴极灯较常用。现在学习的是第25页，共45页第三节 原子吸收分光光度计 2.空心阴极灯的工作原理 绝缘架空心阴极透光窗口阳极图7 空心阴极灯示意图 用被测元素的纯金属或合金作为空心阴极的材料，用金属钨作阳极材料，将两电极密封于充满低压惰性气体的玻璃管内（图7）。工作原理：当在阴阳极间施加足够大的直流电压后，电子由阴极高速射向阳极，运动过程中与管内的惰性气体原子发生碰撞，并使之电离，电离产生的正粒子在电场作用下高速撞击阴极腔内壁被测元素的原子，使其以激发态的形式溅射出来，当它返回基态时即可辐
19、射出该元素的特征共振线。现在学习的是第26页，共45页第三节 原子吸收分光光度计（二）原子化系统 原子化：将试样中的待测元素变成气态的能吸收特征辐射的基态原子的过程。原子化系统：完成原子化过程的装置。也称原子化器。可分为：1）火焰原子化法：应用化学燃烧火焰使试样原子化的方法。2）无火焰原子化法：靠热能或电加热手段实现原子化的方法。1.火焰原子化装置 包括雾化器和燃烧器两部分，常用的燃烧器为预混合型（图8）。1）雾化器 包括喷雾器和雾化室，雾化器将试样溶液雾化，喷出的雾滴碰在撞击球上，进一步分散成细雾。要求雾化效率高、喷雾适量、雾现在学习的是第27页，共45页第三节 原子吸收分光光度计61091
20、28721114351毛细管；2空气入口；3撞击球：4雾化器；5空气补充口；6燃气入口7排液口；8预混合室；9燃烧器(灯头)；10火焰11试液；12扰流器图8 预混合型燃烧器示意图滴细微均匀且重现性好。雾化器效率除与雾化器结构有关外，还取决于溶液的表面张力、粘度、助燃气压力、流速和温度现在学习的是第28页，共45页第三节 原子吸收分光光度计 常用的雾化器为气动同心型雾化器（图8）。工作原理：当一定压力的空气高速从气体导管喷出时，在吸液毛细管尖端产生一个负压，致使试液经毛细管被提吸上去。试液在高速气流的切向应力作用下很快形成雾珠，并进一步形成更细的气溶胶粒子。撞击球的作用是通过对气流的压力、流速
21、和方向的改变，更有利于雾珠的细微化。试液雾化后进入雾化室，与燃气在室内充分混合，经混合后的细雾滴（10%试样）进入燃烧器燃烧、原子化，较大的雾滴凝结后从排液口排出（90%试样）。2）燃烧器 分孔型和长缝型两种，为了加长吸收光程多采用长缝型燃烧器（图9）。燃烧器可以上下、左右调节，使空隙阴极灯发出的共振光束能准确地通过火焰原子化层。现在学习的是第29页，共45页第三节 原子吸收分光光度计3）原子化 试样原子化过程是一个复杂的物理、化学过程：MX(液)MX(固)MX(气)M0+X0(气)脱水 气化 解离 即试液经雾化后，气溶胶进入火焰，首先被蒸干成固体微粒，并气化成气态分子，然后再解离成基态原子（
22、M0）。一部分基态原子由于吸收了火焰的热能 图9 燃烧头示意图而被激发或电离，一部分再火焰中形成氧化物、氢氧化物或其它化合物，并可能受到激发。火焰温度的高低是影响原子化过程的基本因素。低，有些金属元素原 现在学习的是第30页，共45页第三节 原子吸收分光光度计子化不完全；太高，增加噪声，而且会增加电离，干扰测定，其中对碱、碱子化不完全；太高，增加噪声，而且会增加电离，干扰测定，其中对碱、碱土金属元素的影响最大。土金属元素的影响最大。因此，不同元素应该使用不同的火焰温度，因此，不同元素应该使用不同的火焰温度，易挥发或电离电位较低的易挥发或电离电位较低的元素元素（如碱、碱土金属、（如碱、碱土金属、
23、Pb、Cd、Zn、Sn）应使用低温火焰应使用低温火焰；与氧易生成与氧易生成耐高温氧化物而难解离的元素耐高温氧化物而难解离的元素（如（如Al、Mo、Ti、W等）等）应使用高温火焰应使用高温火焰。火焰温度可以通过选择不同的火焰温度可以通过选择不同的助燃气种类助燃气种类、燃气燃气/助燃气比例助燃气比例以及配合以及配合适宜的条件等加以调节。常用的火焰为适宜的条件等加以调节。常用的火焰为乙炔乙炔空气、乙炔空气、乙炔氧化亚氮、乙炔氧化亚氮、乙炔笑气火焰笑气火焰。同种火焰按照燃助比的不同可以分为三种类型：。同种火焰按照燃助比的不同可以分为三种类型：1）正常焰）正常焰：按化学计量配比燃助比的火焰：按化学计量配
24、比燃助比的火焰 2）富燃焰）富燃焰：燃助比大于化学计量的火焰，还原性强。易生成氧化物的：燃助比大于化学计量的火焰，还原性强。易生成氧化物的元素如元素如K、Mg、Mo、V应使用富燃焰，以抑制其氧化物的产生，利于原子化。应使用富燃焰，以抑制其氧化物的产生，利于原子化。3）贫燃焰贫燃焰：燃助比小于化学计量的火焰，氧化性强。：燃助比小于化学计量的火焰，氧化性强。现在学习的是第31页，共45页第三节 原子吸收分光光度计2.无火焰原子化器 Ar或N2冷却水光路电极偷石墨管绝缘体图10 石墨管示意图 包括电热高温石墨炉、石墨包括电热高温石墨炉、石墨坩埚、高频感应加热炉、空心阴坩埚、高频感应加热炉、空心阴极溅
25、射、等离子喷焰、激光和氧极溅射、等离子喷焰、激光和氧化物发生器等，其中电热高温石化物发生器等，其中电热高温石墨炉原子化器（图墨炉原子化器（图10）较为常用。）较为常用。原理原理：将试样或试液置于石：将试样或试液置于石墨炉（管）中，用墨炉（管）中，用300A的大电流的大电流通过石墨炉并将其加热到通过石墨炉并将其加热到3000使试样原子化。为了防止样品及使试样原子化。为了防止样品及石墨炉本身被氧化，需要通入惰石墨炉本身被氧化，需要通入惰性气体（性气体（A或或N2）在惰性气体中加温）在惰性气体中加温。进样阀现在学习的是第32页，共45页第三节 原子吸收分光光度计 无火焰原子化过程（四个步骤）：干燥灰
26、化原子化除残温度时间图11 石墨炉程序升温示意图 1）干燥）干燥：先用小电流加热，以：先用小电流加热，以除去样品中的溶剂，溶剂为水的需除去样品中的溶剂，溶剂为水的需加热至加热至100左右左右除去水分。以防除去水分。以防止试样突然沸腾止试样突然沸腾或渗入石墨炉壁中或渗入石墨炉壁中的试液激烈蒸发而引起的飞溅。干的试液激烈蒸发而引起的飞溅。干燥时间取决于溶剂的性质。燥时间取决于溶剂的性质。2）灰化（分解）灰化（分解）：升高温度使：升高温度使试样中盐类分解并赶走阴离子，破试样中盐类分解并赶走阴离子，破坏有机物，除去易挥发基体或其它坏有机物，除去易挥发基体或其它干扰离子。干扰离子。即除去共存的有机物质即
27、除去共存的有机物质或低沸点无机物烟雾的干扰或低沸点无机物烟雾的干扰。最适。最适灰化温度和时间以待测元素不挥发灰化温度和时间以待测元素不挥发损失为限，由基体性质决定。损失为限，由基体性质决定。200-现在学习的是第33页，共45页第三节 原子吸收分光光度计600 左右，有时上千度。左右，有时上千度。3）原子化）原子化：在高温下使以盐类或氧化物存在的试样待测元素挥：在高温下使以盐类或氧化物存在的试样待测元素挥发并发并解离成基态原子解离成基态原子。一般情况下原子化温度每升高。一般情况下原子化温度每升高100，信号，信号峰值提高百分之几。原子化阶段的基本考虑是怎样以一定的速度峰值提高百分之几。原子化阶
28、段的基本考虑是怎样以一定的速度使使分析元素的信号峰从基体中分离出来分析元素的信号峰从基体中分离出来，因此在所选定的条件中应保，因此在所选定的条件中应保护热量、原子化时间、停留时间等足够稳定。护热量、原子化时间、停留时间等足够稳定。4）除残（净化）除残（净化）：当试样中待测元素信号被记录后，还需升温：当试样中待测元素信号被记录后，还需升温至大于原子化温度至大于原子化温度100 左右数秒钟以左右数秒钟以除去石墨管中残留物质，消除去石墨管中残留物质，消除其记忆效应除其记忆效应，以便下一个试样的测定。，以便下一个试样的测定。对于一些极易挥发元素的测定，可以采用连续升温的办法。对于一些极易挥发元素的测定
29、，可以采用连续升温的办法。现在学习的是第34页，共45页第三节 原子吸收分光光度计 3.无火焰原子化法的优缺点（与火焰原子化法比较）1 1）优点）优点（1 1）原子化效率、绝对灵敏度高）原子化效率、绝对灵敏度高：原子蒸气在原子化器的停留时间约：原子蒸气在原子化器的停留时间约1s1s或或 更长，测定绝对灵敏度很高，可达更长，测定绝对灵敏度很高，可达1010-12-12-10-10-14-14g g，比火焰法高几个数量级。，比火焰法高几个数量级。（2 2）干扰少）干扰少：可通过调节电流大小控温（最高温度可达：可通过调节电流大小控温（最高温度可达3000 3000），噪声低，），噪声低，择性好。即对
30、于能在低温蒸发的干扰元素，可先调至适当温度将其分择性好。即对于能在低温蒸发的干扰元素，可先调至适当温度将其分 馏除去，然后升温至待测元素的原子化温度，使温度不太高，从而使馏除去，然后升温至待测元素的原子化温度，使温度不太高，从而使 得待测元素的激发、电离和其它化学反应的干扰降低到最低限度。得待测元素的激发、电离和其它化学反应的干扰降低到最低限度。（3 3）利于易氧化元素的测定）利于易氧化元素的测定：由于采用惰性气体除氧技术、石墨管本身提：由于采用惰性气体除氧技术、石墨管本身提 供大量碳，使得样品处于供大量碳，使得样品处于强还原状态强还原状态中。中。（4 4）样品用量少）样品用量少：液体、固体试
31、样都可以直接测定，液体试样：液体、固体试样都可以直接测定，液体试样1-1001-100 l l，固体试样固体试样20-4020-40 g g。现在学习的是第35页，共45页第三节 原子吸收分光光度计 2）缺点）缺点（1）精密度较差）精密度较差：相对标准偏差约为相对标准偏差约为5-10%。由于试样基体。由于试样基体蒸发和石墨管本身氧化都会产生分子吸收光谱干扰，石墨蒸发和石墨管本身氧化都会产生分子吸收光谱干扰，石墨管管壁在高温下也会产生辐射连续光谱，因此背景干扰较管管壁在高温下也会产生辐射连续光谱，因此背景干扰较大，一般都要进行背景校正。大，一般都要进行背景校正。（2）操作较麻烦，要求配套条件较多
32、）操作较麻烦，要求配套条件较多：要求低电压高电流的电：要求低电压高电流的电源、水冷却、石墨管、惰性气体或高纯度氮气等设备，费用较源、水冷却、石墨管、惰性气体或高纯度氮气等设备，费用较大；操作要求高，特别是大；操作要求高，特别是进样位置进样位置的差异会影响重现性；时间的差异会影响重现性；时间较长。较长。（3）记忆效应的影响）记忆效应的影响：特别是难熔元素测定时，石墨管经：特别是难熔元素测定时，石墨管经一定次数使用后记忆效应会加剧一定次数使用后记忆效应会加剧。现在学习的是第36页，共45页第三节 原子吸收分光光度计二、原子吸收光谱分析的实验技术、原子吸收光谱分析的实验技术（一）原子吸收光谱法中的干
33、扰及其抑制（一）原子吸收光谱法中的干扰及其抑制 根据干扰的性质和产生的原因，可分为光谱干扰、电离干扰、化学干扰和物理干根据干扰的性质和产生的原因，可分为光谱干扰、电离干扰、化学干扰和物理干扰四类。扰四类。1.光谱干扰光谱干扰 指与光谱发射和吸收有关的干扰。主要来源于原子化器和光源。指与光谱发射和吸收有关的干扰。主要来源于原子化器和光源。1）非共振干扰）非共振干扰：多谱线元素（如铁、钴、镍）若在其测定的共振线波长附近有单色：多谱线元素（如铁、钴、镍）若在其测定的共振线波长附近有单色器不能分离的其他光谱线时，这些谱线也能被该元素吸收，由于吸收系数不同器不能分离的其他光谱线时，这些谱线也能被该元素吸
34、收，由于吸收系数不同（一般低于共振线吸收系数）而使测定灵敏度下降、标准曲线弯曲。（一般低于共振线吸收系数）而使测定灵敏度下降、标准曲线弯曲。解决办法解决办法：减少狭缝可改善或消除：减少狭缝可改善或消除2）空心阴极灯的发射干扰）空心阴极灯的发射干扰：阴极等材料中的杂质发射的非待测元素谱线不：阴极等材料中的杂质发射的非待测元素谱线不 能能被单色器分离，如铅灯中痕量铜会发射被单色器分离，如铅灯中痕量铜会发射216.5nm、217.8nm谱线会干扰谱线会干扰现在学习的是第37页，共45页第三节 原子吸收分光光度计 铅铅217.0nm的正常吸收。结果也会使测定灵敏度下降、标准曲线弯曲。的正常吸收。结果也
35、会使测定灵敏度下降、标准曲线弯曲。解决办法解决办法：选用纯度高的阴极灯。：选用纯度高的阴极灯。3）分子光谱吸收干扰）分子光谱吸收干扰：分子吸收现象也存在于原子吸收中。：分子吸收现象也存在于原子吸收中。分子吸收：在火焰原子化过程中，由于存在某些基态分子，其吸收分子吸收：在火焰原子化过程中，由于存在某些基态分子，其吸收光谱带重叠在待测元素共振线上，引起吸收增加的现象。也称背景吸光谱带重叠在待测元素共振线上，引起吸收增加的现象。也称背景吸收。溶液中盐或酸浓度较高时存在分子吸收。收。溶液中盐或酸浓度较高时存在分子吸收。解决办法解决办法（1）利用氘灯作背景校正器；利用氘灯作背景校正器；（2）利用塞曼效应
36、）利用塞曼效应4）光的散射）光的散射：在原子化过程中产生的固体微粒，通过光路是对光产生散射，被：在原子化过程中产生的固体微粒，通过光路是对光产生散射，被散射的光偏离光路而不被检测器所检测，产生表观的虚假吸收，偏高。散射的光偏离光路而不被检测器所检测，产生表观的虚假吸收，偏高。解决办法：同分子光谱吸收干扰。解决办法：同分子光谱吸收干扰。2.电离干扰电离干扰 部分基态原子在火焰（或高温）中失去电子形成离子，由于离子不部分基态原子在火焰（或高温）中失去电子形成离子，由于离子不对共振线产生吸收而使结果（吸收）偏低。对共振线产生吸收而使结果（吸收）偏低。现在学习的是第38页，共45页第三节 原子吸收分光
37、光度计 解决办法解决办法：加入大量的易电离的其他元素（即消电离剂），如钾测定时：加入大量的易电离的其他元素（即消电离剂），如钾测定时 加入一定浓度的钠盐或铯盐。因为易电离的元素产生的大量电子有利于加入一定浓度的钠盐或铯盐。因为易电离的元素产生的大量电子有利于待待 测元素的电离平衡向中性原子方向移动。测元素的电离平衡向中性原子方向移动。3.化学干扰化学干扰 待测元素中有部分没能从它的化合物中解离出来，或部分已经解离的原待测元素中有部分没能从它的化合物中解离出来，或部分已经解离的原 子与其他子与其他组分形成难离解的碳化物、氧化物，使参与吸收的基态原子数减少。如测定盐酸组分形成难离解的碳化物、氧化物
38、，使参与吸收的基态原子数减少。如测定盐酸介质中的钙、镁时，若有磷酸根共存，在较高的火焰温度下形成高熔点、难挥发、介质中的钙、镁时，若有磷酸根共存，在较高的火焰温度下形成高熔点、难挥发、难解离磷酸盐或焦磷酸盐。化学干扰的产生及其强度与火焰温度和溶液组成密切难解离磷酸盐或焦磷酸盐。化学干扰的产生及其强度与火焰温度和溶液组成密切相关。相关。解决办法解决办法：常通过加入某些试剂加以抑制。：常通过加入某些试剂加以抑制。（1）加入释放剂）加入释放剂：加入过量的某种金属元素与干扰元素化合，生成更稳定、：加入过量的某种金属元素与干扰元素化合，生成更稳定、更难挥发的化合物，将待测元素释放出来而消除干扰。如钙测定
39、时加更难挥发的化合物，将待测元素释放出来而消除干扰。如钙测定时加入氯化镧入氯化镧(LaCl3)消除磷酸根影响；镁测定时加入氯化锶消除磷酸根影响；镁测定时加入氯化锶(SrCl2)消除铝、消除铝、硅的影响。硅的影响。现在学习的是第39页，共45页第三节 原子吸收分光光度计（2）加入络合剂（保护剂）加入络合剂（保护剂）：使待测元素不与干扰元素化合生成难：使待测元素不与干扰元素化合生成难挥发的化合物。如加入挥发的化合物。如加入EDTA消除磷酸对钙、加入消除磷酸对钙、加入8-羟基喹啉消羟基喹啉消除铝对镁、铵的影响，加入氟化物使钛除铝对镁、铵的影响，加入氟化物使钛(Ti)、锆、锆(Zr)等转变成比其氧等转
40、变成比其氧化物更有效原子化的含氟化合物。其中由于有机物在火焰中很容易被破化物更有效原子化的含氟化合物。其中由于有机物在火焰中很容易被破坏，加入有机络合物较理想。坏，加入有机络合物较理想。（3）加入缓冲剂）加入缓冲剂：某些共存的干扰元素达到一定的量时，其干扰：某些共存的干扰元素达到一定的量时，其干扰影响趋于稳定，因此可以在试样和标准溶液中都加入等量且超影响趋于稳定，因此可以在试样和标准溶液中都加入等量且超过缓冲量（干扰不再变化的最低量）的干扰元素，即可消除干过缓冲量（干扰不再变化的最低量）的干扰元素，即可消除干扰。如用氧化亚氮扰。如用氧化亚氮乙炔火焰测定钛时，在试样和标准溶液中都乙炔火焰测定钛时
41、，在试样和标准溶液中都加入加入200 g/mL以上的铝，即可消除铝的干扰。以上的铝，即可消除铝的干扰。若化学干扰复杂，可以预先若化学干扰复杂，可以预先化学分离化学分离（如萃取、离子交换、沉淀）（如萃取、离子交换、沉淀）以除去干扰元素，也可以采用以除去干扰元素，也可以采用标准加入法标准加入法加以控制。加以控制。现在学习的是第40页，共45页第三节 原子吸收分光光度计 4.物理干扰物理干扰 试样在转移、蒸发过程中由于溶质或溶剂的特性（如粘度、表面张力）试样在转移、蒸发过程中由于溶质或溶剂的特性（如粘度、表面张力）以及雾化气体的压力等变化，使喷雾效率或待测元素进入火焰的速度以及雾化气体的压力等变化，
42、使喷雾效率或待测元素进入火焰的速度发生改变所产生的干扰。如待测溶液中盐或酸浓度过大时，喷雾效率发生改变所产生的干扰。如待测溶液中盐或酸浓度过大时，喷雾效率会降低。会降低。解决办法解决办法：（1）配制与待测试样组成相似的标准溶液）配制与待测试样组成相似的标准溶液 （2）适当稀释试样溶液。）适当稀释试样溶液。（二）定量分析（二）定量分析 1.分析方法分析方法（1）标准曲线法）标准曲线法（2）标准加入法）标准加入法：将已知的不同浓度：将已知的不同浓度C的几个标准溶液加入到几个相同量的的几个标准溶液加入到几个相同量的试样中，在相同条件下分别测定吸光度试样中，在相同条件下分别测定吸光度A，绘制，绘制AC
43、工作曲线并工作曲线并将直线将直线外延外延，延长线在横坐标上的截距所表示的浓度（绝对值）即为待测液浓度（图，延长线在横坐标上的截距所表示的浓度（绝对值）即为待测液浓度（图12）。）。现在学习的是第41页，共45页第三节 原子吸收分光光度计A g/mL 标准加入法标准加入法可以消除溶液基体和其他组可以消除溶液基体和其他组分的干扰分的干扰，但是必须注意在整个测定，但是必须注意在整个测定浓度范围内保证有良好的线性（多浓度范围内保证有良好的线性（多于于4个点），并使加入的标准物质的最低个点），并使加入的标准物质的最低量（浓度）与被测元素在同一个数量级或量（浓度）与被测元素在同一个数量级或更低。更低。（3
44、）内标法）内标法：在标准溶液和试液中分别：在标准溶液和试液中分别加入一定量的内标元素（试液中不含有该加入一定量的内标元素（试液中不含有该内标元素，内标元素中不含有试样），以内标元素，内标元素中不含有试样），以标准溶液中待测元素与内标元素吸光度的标准溶液中待测元素与内标元素吸光度的比值与标准溶液中待测元素的浓度（量）比值与标准溶液中待测元素的浓度（量）绘制标准曲线，绘制标准曲线，图12 标准加入法现在学习的是第42页，共45页第三节 原子吸收分光光度计测定试液中待测元素与内标元素吸光度的比值，由标准曲线即可求出试液中待测测定试液中待测元素与内标元素吸光度的比值，由标准曲线即可求出试液中待测元素的
45、浓度（量）。元素的浓度（量）。内标法内标法可以消除溶液粘度、表面张力、样品雾化率及火焰温度等的影可以消除溶液粘度、表面张力、样品雾化率及火焰温度等的影响响，但是要求所选的内标元素在基体内和在火焰中所表现的物理、化学性质要与，但是要求所选的内标元素在基体内和在火焰中所表现的物理、化学性质要与待测元素相同或相近。同时只能在双波道或多波道原子吸收分光光度计上测定，待测元素相同或相近。同时只能在双波道或多波道原子吸收分光光度计上测定，单波道原子吸收分光光度计上无法使用。单波道原子吸收分光光度计上无法使用。2.测定条件的选择测定条件的选择1）空心阴极灯的灯电流）空心阴极灯的灯电流：高，谱线发射强度大，但
46、谱线宽度增大，灯使：高，谱线发射强度大，但谱线宽度增大，灯使用寿命短；低，谱线发射强度弱，须加大狭缝和提高光电倍增管、放用寿命短；低，谱线发射强度弱，须加大狭缝和提高光电倍增管、放大器电压，噪声变大。大器电压，噪声变大。原则原则：在保证稳定和获得足够测定光强条件下，尽量使用较低的电流。：在保证稳定和获得足够测定光强条件下，尽量使用较低的电流。2）分析线的选择）分析线的选择：通常选择共振线。若共振线附近存在其他光谱线的干扰，：通常选择共振线。若共振线附近存在其他光谱线的干扰，应另选应另选择灵敏度较高的其他非共振线作为分析线。择灵敏度较高的其他非共振线作为分析线。现在学习的是第43页，共45页第三
47、节 原子吸收分光光度计对于痕量元素的测定，一般选择最强的吸收线作为分析线较好。对于痕量元素的测定，一般选择最强的吸收线作为分析线较好。3）火焰类型的选择）火焰类型的选择：影响到火焰温度，从而影响化合物原子化的能力。：影响到火焰温度，从而影响化合物原子化的能力。对于大多数元素通常采用燃助比为对于大多数元素通常采用燃助比为1：4的空气的空气乙炔火焰，若待测乙炔火焰，若待测元素为元素为不易氧化的不易氧化的（如碱土金属和（如碱土金属和Ag、Cu、Ni、Co、Pb等）可等）可以以采用燃助比小于采用燃助比小于1：6的贫燃火焰的贫燃火焰，一些，一些易形成难熔氧化物的元素易形成难熔氧化物的元素（如（如Mo、C
48、r及稀土元素等）及稀土元素等）应使用燃助比大于应使用燃助比大于1：3的富燃火焰的富燃火焰。4）火焰高度的调节）火焰高度的调节：由于元素在不同的火焰高度其原子蒸气浓度：由于元素在不同的火焰高度其原子蒸气浓度不均匀，测定时须调节火焰高度以不均匀，测定时须调节火焰高度以使作用光通过自由原子浓度最使作用光通过自由原子浓度最大的火焰层大的火焰层。5）狭缝宽度）狭缝宽度：对一种元素来说，原子吸收线数目是较少的即谱线重叠的机：对一种元素来说，原子吸收线数目是较少的即谱线重叠的机率是很小的，因此率是很小的，因此原则上在不减少吸光度的条件下尽量使用较宽原则上在不减少吸光度的条件下尽量使用较宽的狭缝的狭缝，这样可以增加光强，检测器可以使用较小的增益从而可，这样可以增加光强，检测器可以使用较小的增益从而可以减少噪声，提高信噪比和改善检出限。以减少噪声，提高信噪比和改善检出限。现在学习的是第44页，共45页感谢大家观看感谢大家观看现在学习的是第45页，共45页