第八章儀器分析朱明華習(xí)題解答詳解.ppt

第八章習(xí)題解答 原子吸收 1 簡(jiǎn)述原子吸收分光光度法的基本原理 并從原理上比較發(fā)射光譜法和原子吸收光譜法的異同點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn) 解 AAS是基于物質(zhì)所產(chǎn)生的原子蒸氣對(duì)特定譜線(xiàn)的吸收作用來(lái)進(jìn)行定量分析的方法 AES是基于原子的發(fā)射現(xiàn)象 而AAS則是基于原子的吸收現(xiàn)象 二者同屬于光學(xué)分析方法 原子吸收法的選擇性高 干擾較少且易于克服 由于原于的吸收線(xiàn)比發(fā)射線(xiàn)的數(shù)目少得多 這樣譜線(xiàn)重疊的幾率小得多 而且空心陰極燈一般并不發(fā)射那些鄰近波長(zhǎng)的輻射線(xiàn)經(jīng) 因此其它輻射線(xiàn)干擾較小 原子吸收具有更高的靈敏度 在原子吸收法的實(shí)驗(yàn)條件下 原子蒸氣中基態(tài)原于數(shù)比激發(fā)態(tài)原子數(shù)多得多 所以測(cè)定的是大部分原子 原子吸收法比發(fā)射法具有更佳的信噪比這是由于激發(fā)態(tài)原子數(shù)的溫度系數(shù)顯著大于基態(tài)原子 2 何謂銳線(xiàn)光源 在原子吸收光譜分析中為什么要用銳線(xiàn)光源 解 銳線(xiàn)光源是發(fā)射線(xiàn)半寬度遠(yuǎn)小于吸收線(xiàn)半寬度的光源 如空心陰極燈 在使用銳線(xiàn)光源時(shí) 光源發(fā)射線(xiàn)半寬度很小 并且發(fā)射線(xiàn)與吸收線(xiàn)的中心頻率一致 這時(shí)發(fā)射線(xiàn)的輪廓可看作一個(gè)很窄的矩形 即峰值吸收系數(shù)K 在此輪廓內(nèi)不隨頻率而改變 吸收只限于發(fā)射線(xiàn)輪廓內(nèi) 這樣 求出一定的峰值吸收系數(shù)即可測(cè)出一定的原子濃度 3 在原子吸收光度計(jì)中為什么不采用連續(xù)光源 如鎢絲燈或氘燈 而在分光光度計(jì)中則需要采用連續(xù)光源 解 雖然原子吸收光譜中積分吸收與樣品濃度呈線(xiàn)性關(guān)系 但由于原子吸收線(xiàn)的半寬度很小 如果采用連續(xù)光源 要測(cè)定半寬度很小的吸收線(xiàn)的積分吸收值就需要分辨率非常高的單色器 目前的技術(shù)條件尚達(dá)不到 因此只能借助銳線(xiàn)光源 利用峰值吸收來(lái)代替 而分光光度計(jì)測(cè)定的是分子光譜 分子光譜屬于帶狀光譜 具有較大的半寬度 使用普通的棱鏡或光柵就可以達(dá)到要求 而且使用連續(xù)光源還可以進(jìn)行光譜全掃描 可以用同一個(gè)光源對(duì)多種化合物進(jìn)行測(cè)定 4 原子吸收分析中 若產(chǎn)生下述情況而引致誤差 應(yīng)采用什么措施來(lái)減免之 光源強(qiáng)度變化引起基線(xiàn)漂移 火焰發(fā)射的輻射進(jìn)入檢測(cè)器 發(fā)射背景 待測(cè)元素吸收線(xiàn)和試樣中共存元素的吸收線(xiàn)重疊 解 1 選擇適宜的燈電流 并保持燈電流穩(wěn)定 使用前應(yīng)該經(jīng)過(guò)預(yù)熱 2 可以采用儀器調(diào)制方式來(lái)減免 必要時(shí)可適當(dāng)增加燈電流提高光源發(fā)射強(qiáng)度來(lái)改善信噪比 3 可以選用其它譜線(xiàn)作為分析線(xiàn) 如果沒(méi)有合適的分析線(xiàn) 則需要分離干擾元素 5 原子吸收分析中 若采用火焰原子化法 是否火焰溫度愈高 測(cè)定靈敏度就愈高 為什么 解 不是 因?yàn)殡S著火焰溫度升高 激發(fā)態(tài)原子增加 電離度增大 基態(tài)原子減少 所以如果太高 反而可能會(huì)導(dǎo)致測(cè)定靈敏度降低 尤其是對(duì)于易揮發(fā)和電離電位較低的元素 應(yīng)使用低溫火焰 6 石墨爐原子化法的工作原理是什么 與火焰原子化法相比較 有什么優(yōu)缺點(diǎn) 為什么 解 石墨爐原子化器是將一個(gè)石墨管固定在兩個(gè)電極之間而制成的 在惰性氣體保護(hù)下以大電流通過(guò)石墨管 將石墨管加熱至高溫而使樣品原子化 與火焰原子化相比 在石墨爐原子化器中 試樣幾乎可以全部原子化 因而測(cè)定靈敏度高 對(duì)于易形成難熔氧化物的元素 以及試樣含量很低或試樣量很少時(shí)非常適用 缺點(diǎn) 共存化合物的干擾大 由于取樣量少 所以進(jìn)樣量及注入管內(nèi)位置的變動(dòng)會(huì)引起誤差 因而重現(xiàn)性較差 7 說(shuō)明在原子吸收分析中產(chǎn)生背景吸收的原因及影響 如何避免這一類(lèi)影響 解 背景吸收是由于原子化器中的氣態(tài)分子對(duì)光的吸收或高濃度鹽的固體微粒對(duì)光的散射而引起的 它們屬于一種寬頻帶吸收 而且這種影響一般隨著波長(zhǎng)的減短而增大 同時(shí)隨著基體元素濃度的增加而增大 并與火焰條件有關(guān) 可以針對(duì)不同情況采取不同的措施 例如火焰成分中OH CH CO等對(duì)光的吸收主要影響信號(hào)的穩(wěn)定性 可以通過(guò)零點(diǎn)調(diào)節(jié)來(lái)消除 由于這種吸收隨波長(zhǎng)的減小而增加 所以當(dāng)測(cè)定吸收波長(zhǎng)位于遠(yuǎn)紫外區(qū)的元素時(shí) 可以選用空氣 H2 Ar H2火焰 對(duì)于火焰中金屬鹽或氧化物 氫氧化物引起的吸收通常利用高溫火焰就可消除 有時(shí) 對(duì)于背景的吸收也可利用以下方法進(jìn)行校正 1 鄰近線(xiàn)校正法 2 用與試液組成相似的標(biāo)液校正 3 分離基體 8 背景吸收和基體效應(yīng)都與試樣的基體有關(guān) 試分析它們的不同之處 解 基體效應(yīng)是指試樣在轉(zhuǎn)移 蒸發(fā)過(guò)程中任何物理因素的變化對(duì)測(cè)定的干擾效應(yīng) 背景吸收主要指基體元素和鹽分的粒子對(duì)光的吸收或散射 而基體效應(yīng)則主要是由于這些成分在火焰中蒸發(fā)或離解時(shí)需要消耗大量的熱量而影響原子化效率 以及試液的黏度 表面張力 霧化效率等因素的影響 9 應(yīng)用原子吸收光譜法進(jìn)行定量分析的依據(jù)是什么 進(jìn)行定量分析有哪些方法 試比較它們的優(yōu)缺點(diǎn) 解 在一定的濃度范圍和一定的火焰寬度條件下 當(dāng)采用銳線(xiàn)光源時(shí) 溶液的吸光度與待測(cè)元素濃度成正比關(guān)系 這就是原子吸收光譜定量分析的依據(jù) 常用兩種方法進(jìn)行定量分析 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)法 該方法簡(jiǎn)便 快速 但僅適用于組成簡(jiǎn)單的試樣 標(biāo)準(zhǔn)加入法 本方法適用于試樣的確切組分未知的情況 不適合于曲線(xiàn)斜率過(guò)小的情況 10 保證或提高原子吸收分析的靈敏度和準(zhǔn)確度 應(yīng)注意那些問(wèn)題 怎樣選擇原子吸收光譜分析的最佳條件 解 應(yīng)該從分析線(xiàn)的選擇 光源 空心陰極燈 的工作電流 火焰的選擇 燃燒器高度的選擇及狹縫寬度等幾個(gè)方面來(lái)考慮 選擇最佳的測(cè)定條件 11 從工作原理 儀器設(shè)備上對(duì)原子吸收法及原子熒光法作比較 解 從工作原理上看 原子吸收是通過(guò)測(cè)定待測(cè)元素的原子蒸氣對(duì)其特征譜線(xiàn)的吸收來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)定的 屬于吸收光譜 而原子熒光則是通過(guò)測(cè)量待測(cè)元素的原子蒸氣在輻射能激發(fā)下所產(chǎn)生的熒光的強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)定的 屬于發(fā)射光譜 在儀器設(shè)備上 二者非常相似 不同之處在于原子吸收光譜儀中所有組件排列在一條直線(xiàn)上 而熒光光譜儀則將光源與其它組件垂直排列 以消除激發(fā)光源發(fā)射的輻射對(duì)檢測(cè)信號(hào)的影響 12 用波長(zhǎng)為213 8nm 質(zhì)量濃度為0 010mg mL 1的鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液和空白溶液交替連續(xù)測(cè)定10次 用記錄儀記錄的格數(shù)如下 計(jì)算該原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定鋅元素的檢出限 解 求出噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差為s 0 597 吸光度的平均值為14 16 代入檢測(cè)限的表達(dá)式得 C 3s A 0 010 0 597 14 16 0 0013mg mL 1 13 測(cè)定血漿試樣中鋰的含量 將三份0 500mL血漿試樣分別加至5 00mL水中 然后在這三份溶液中加入 1 0mL 2 10 0mL 3 20 0mL0 0500mol L 1LiCl標(biāo)準(zhǔn)溶液 在原子吸收分光光度計(jì)上測(cè)得讀數(shù) 任意單位 依次為 1 23 0 2 45 3 3 68 0 計(jì)算此血漿中鋰的質(zhì)量濃度 解 將加入的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度換算成稀釋后的濃度 然后用其對(duì)吸光度作圖 換算后濃度分別為 Vs 10 3 0 050 5 50 1 0 2 9 09 10 5mol L 1 3 1 82 10 4mol L 1 故 血漿中鋰的濃度為9 28 10 5mol L 1 14 以原子吸收光譜法分析尿樣中銅的含量 分析線(xiàn)324 8nm 測(cè)得數(shù)據(jù)如下表所示 計(jì)算試樣中銅的質(zhì)量濃度 mg mL 1 解 采用標(biāo)準(zhǔn)加入法 上表中濃度為以試液體積計(jì)算的濃度 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)如下頁(yè)圖所示 15 用原子吸收法測(cè)銻 用鉛作內(nèi)標(biāo) 取5 00mL未知銻溶液 加入2 00mL4 13mg mL 1的鉛溶液并稀釋至10 0mL 測(cè)得ASb APb 0 808 另取相同濃度的銻和鉛溶液 ASb APb 1 31 計(jì)算未知液中銻的質(zhì)量濃度 解 設(shè)試液中銻