(完整word版)原子吸收光譜法習(xí)題及答案

1、原子吸收分光光度法1試比較原子吸收分光光度法與紫外- 可見分光光度法有哪些異同點(diǎn)？答：相同點(diǎn)：二者都為吸收光譜，吸收有選擇性，主要測(cè)量溶液，定量公式：A=kc，儀器結(jié)構(gòu)具有相似性不同點(diǎn)：原子吸收光譜法紫外可見分光光度法(1)原子吸收分子吸收(2)線性光源連續(xù)光源(3)吸收線窄，光柵作色散元件吸收帶寬，光柵或棱鏡作色散元件(4)需要原子化裝置(吸收池不同 )無(wú)(5)背景常有影響，光源應(yīng)調(diào)制(6)定量分析定性分析、定量分析(7)干擾較多，檢出限較低干擾較少，檢出限較低2試比較原子發(fā)射光譜法、原子吸收光譜法、原子熒光光譜法有哪些異同點(diǎn)？答：相同點(diǎn)： 屬于原子光譜， 對(duì)應(yīng)于原子的外層電子的躍遷； 是線

2、光譜， 用共振線靈敏度高， 均可用于定量分析不同點(diǎn)：原子發(fā)射光譜法原子吸收光譜法原子熒光光譜法(1) 原理發(fā)射原子線和離子線基態(tài)原子的吸收自由原子 (光致發(fā)光 )發(fā)射光譜吸收光譜發(fā)射光譜(2)測(cè)量信號(hào)發(fā)射譜線強(qiáng)度吸光度熒光強(qiáng)度(3)定量公式IgR=IgA + bIgcA=kcI f=kc(4)光源作用不同使樣品蒸發(fā)和激發(fā)線光源產(chǎn)生銳線連續(xù)光源或線光源(5) 入射光路和檢測(cè)光路直線直線直角(6)譜線數(shù)目可用原子線和 離子線 ( 譜線多 )原子線 (少 )原子線 (少 )(7)分析對(duì)象多元素同時(shí)測(cè)定lYl 匸單元素單元素、多元素(8)應(yīng)用可用作定性分析定量分析定量分析(9)激發(fā)方式光源有原子化裝置

3、有原子化裝置(10)色散系統(tǒng)棱鏡或光柵光柵可不需要色散裝置(但有濾光裝置 )(11)干擾受溫度影響嚴(yán)重溫度影響較小受散射影響嚴(yán)重(12)靈敏度高中高(13)精密度稍差適中適中3已知鈉蒸氣的總壓力(原子離子)為1.013 IO-3Pa,火焰溫度為 2 500K時(shí)，電離平衡常數(shù)(用壓力表示)為 4.86 l0-4Pa。試計(jì)算:(1 )未電離鈉原子的分壓和電離度(2) 加入鉀為緩沖劑，電子分壓為為1.013 IO-2Pa時(shí)未電離的鈉原子的分壓。(3)設(shè)其它條件(如溫度等)不變,加入鉀后的鈉原子線發(fā)射強(qiáng)度和吸光度的相對(duì)變化。提示：火焰氣態(tài)原子行為可近似看成“理想”氣體，即p=n kT?；鹧鏆怏w的電離忽

4、略不計(jì)解: (1)Na = = Na+ + eb2/a 4.86 10 4Pa3b 1.013 10 Paa 5.13510b 4.995104 Pa4 Pa則未電離的鈉原子的分壓為5.135 x 10-4PaKx 0.494電離度 a b(2)加入鉀緩沖劑K Pe PNa4.86 10 4 PapNa1.013 10 2 (1.013 10 3 pNa)pNa4.86104 Pa4pNa9.667 10 Pa40.9549.667 103則鈉原子占總的分?jǐn)?shù)為1.013 10g1g0N(3)A=K 0, N0 為基態(tài)原子數(shù).(lj = Aij E i N1, NoA1=K 0.506A2=K

5、0.N54A2 A10.954 0.506- - 0.88A10.5064.設(shè)測(cè)定硅時(shí)，N2O-乙炔焰溫度為 3 000 100 K,Si I 251.9 nm上能級(jí)的能量為 4.95eV,下能級(jí)的能量為0.0279eV。試計(jì)算譜線發(fā)射強(qiáng)度及吸光度因溫度變化引起的相對(duì)波動(dòng)(即I / I 及 A / A 值)。提示：從溫度變化導(dǎo)致波耳茲曼因子e-E/kT變化去考慮解：已知 /=251.9 nm, k=1.380 X10-23j k-1,用 eV 表示為 k=8.614 X0-5eV K-1,譜線251.9nm對(duì)應(yīng)的能量為4.95eV,在此溫度下，基態(tài)原子數(shù)占絕大多數(shù)，認(rèn)為N。代替總的原子數(shù)N.N

6、i gi!-exp( Ei/kT)N gNi則魚 N exp(g。Ei/kT)g i Ei / kTEi dNii Ne i三dT于是將Ni對(duì)T求導(dǎo)數(shù)，得到g。kT(1)發(fā)射線強(qiáng)度與激發(fā)態(tài)原子數(shù)成正比，則溫度變化引起的譜線發(fā)射強(qiáng)度的相對(duì)變化為I Ni EiI NikT2(Ei=4.95 -0.0279=4.922eV)T=2900K 時(shí),T=3000K 時(shí),T=3000K 時(shí),4.9228.614 10 5 290021004.9228.614 10 5 300024.9228.614 10 5 310020.6791001000.6350.595EkT統(tǒng)計(jì)權(quán)重比為1上魚eA g0kT旦4.9

7、228.614 10 5 29008.6144.922521029001001.8810 9(2)吸光度A與基態(tài)原子數(shù)成正比，于是溫度變化引起的吸光度相對(duì)波動(dòng)為gi eg0T=2900 時(shí),T=3000 時(shí),上魚eA g0EikTEikT24.9228.614 10 5 30008.6144.922521030001003.3910 9T=3100 時(shí),A gieA g0EkTkTEL24.9228.614 10 5 31004.922528.614 1031005.8810 95用原子吸收法測(cè)定元素M時(shí)。由未知試樣得到的吸光度為0.435,若9毫升試樣中加入1毫升100mg- L-1的M標(biāo)準(zhǔn)

8、溶液,測(cè)得該混合液吸光度為0.835 .問(wèn)未知試液中M的濃度是多少?解：標(biāo)準(zhǔn)加入法A kcx 0.4359cx 1 1000.835解得 Cx=9.81mg L-16 測(cè)定鎳時(shí)所得數(shù)據(jù)如下:吸光度加入鎳量/ g 200mL-1空白樣品0.00200.009000.02140.02842.000.04140.04844.000.06070.06776.00應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)加入法求出樣品中的鎳含量。解：此系標(biāo)準(zhǔn)加入法，但空白視為一個(gè)樣品，亦需作標(biāo)準(zhǔn)加入線，分別求出Fe含量，然后相減，或?qū)蓷l線作在一張圖上，直接取差值。V 空白=0.2, V樣品=0.9143, V 實(shí)際=V 樣品-/ 空白=0.714 g

9、 200mL-1-3-1Cx=0.714/200=3.57 X 10 3 gg mL 17試指出下列說(shuō)法的錯(cuò)誤：(1)原子吸收測(cè)量時(shí)，采用調(diào)制光源也可以消除熒光干擾。(2) 原子熒光是一種受激發(fā)射。(3) 原子化器溫度越高，自由原子密度越大。( 4)用氘燈校正背景時(shí)， 氘燈同時(shí)起著內(nèi)標(biāo)線的作用， 可以校正附隨物質(zhì)的干擾效應(yīng)。 答： (1)熒光產(chǎn)生是由于受光源來(lái)的光刺激產(chǎn)生的，從光源來(lái)的光成為調(diào)制信號(hào)，那么由此 引起的熒光也會(huì)成為調(diào)制信號(hào)，因此不能消除熒光干擾。(2) 對(duì)于處于高能級(jí) i 的粒子，如果有頻率恰好等于(Ei-Ej)/h 的光子接近它時(shí)，它受到這一外來(lái)光子的影響，而發(fā)射出一個(gè)與外來(lái)光

10、子性質(zhì)完全相同的光子，并躍遷到低能級(jí) j 。 這類躍遷過(guò)程為受激發(fā)射。受激發(fā)射產(chǎn)生的是與激發(fā)光同等性質(zhì)的光氣態(tài)原子吸收輻射能后躍遷至高能態(tài)，在很短時(shí)間內(nèi)(約10-3S),部分將發(fā)生自發(fā)的輻射躍遷而返回低能態(tài)或基態(tài)， 這種二次輻射即為原子熒光。 原子熒光波長(zhǎng)可以與輻射光的波 長(zhǎng)不同。(3) 原子化器溫度越高，激發(fā)態(tài)原子密度越大，基態(tài)原子密度變小。對(duì)易電離的元素， 溫度高，容易電離。(4) 氘燈產(chǎn)生連續(xù)輻射，僅能校正背景，起不到內(nèi)標(biāo)線的作用。干擾線比氘燈譜帶寬度 窄得多，則吸收近似為 0，不能校正8在原子吸收分析中為什么要使用空心陰極燈光源？為什么光源要進(jìn)行調(diào)制？ 解：原子吸收光譜分析的光源應(yīng)當(dāng)符

11、合以一基本條件：(1 )譜線寬度“窄” (銳線 )，有利于提高靈敏度和工作曲線的線性； (2)發(fā)射線、吸收線中心頻率完全一致；(3)譜線強(qiáng)度大、背景小，有利于提高信噪比，改善檢出限；(3)穩(wěn)定，有利于提高測(cè)量精密度；(4)燈的壽命長(zhǎng)空心陰極燈： (1)陰極元素與被測(cè)元素完全一致，中心頻率與吸收線頻率完全相同 (2)發(fā)射的譜線半寬度窄，是銳線光源。產(chǎn)生銳線的原因： 這與燈本身的構(gòu)造和燈的工作參數(shù)有關(guān)系。 從構(gòu)造上說(shuō)， 它是低壓的，故壓力變寬??；從工作條件方面，它的燈電流低，故陰極強(qiáng)度和原子濺射也低，故熱變寬和自吸變寬較小。正是由于燈的壓力變寬、熱變寬和自吸變寬較小，致使燈發(fā)射的譜線半寬度很窄。調(diào)

12、制原因:為了消除熱激發(fā)自發(fā)發(fā)射的干擾， 對(duì)光源進(jìn)行調(diào)制，使光源發(fā)射的信號(hào)成為 交變信號(hào)。因此在一定溫度下熱激發(fā)自發(fā)發(fā)射是一個(gè)恒定的直流量，就可以與空心陰極燈的發(fā)射相區(qū)別。光源調(diào)制方法：電調(diào)制方波脈沖電源供電；機(jī)械調(diào)制。9. 用氘燈校正背景時(shí)， 設(shè)單色儀的倒線色散率為 7nm mm-1,其出射狹縫與入射狹縫幾 何寬度均為0.1mm,若吸收線的半寬度為 0.002nm,試計(jì)算：(1) 單色儀的有效帶寬為多少nm ?(2) 線吸收最大使氘燈透射強(qiáng)度減少的百分?jǐn)?shù)。解：?jiǎn)紊珒x的有效帶寬為 W=7 x 0.1=0.7nm(2)0.002/0.7=0.3%10. 原子熒光分光光度計(jì)的構(gòu)造有何特點(diǎn)？為什么？答

13、：原子熒光分光光度計(jì)的基本構(gòu)造與原子吸收儀器相似，但光源應(yīng)置于與單色儀光軸相垂直的位置，目的是為了消除透射光以熒光測(cè)量的干擾。激發(fā)光源必須進(jìn)行調(diào)制，消除原子化器中被測(cè)原子熱激發(fā)自發(fā)發(fā)射的干擾。光源強(qiáng)度大，檢測(cè)器放大倍數(shù)高，以提高測(cè)定的靈敏度。11. 原子吸收分析的靈敏度定義為能產(chǎn)生 1 %吸收(即0.0044吸光度)時(shí)，試樣溶液中 待測(cè)元素的濃度(單位：g/mL/1%或g/g/1% )。若濃度為0.13 g mL一1的鎂在某原子吸收 光譜儀上的測(cè)定吸光度為 0.267。請(qǐng)計(jì)算該元素的測(cè)定靈敏度。x 0.13解：依條件，有 0.0044 0.267x=2.14X 10-3pgmL-112. 原子

14、吸收分光光度法所用儀器有哪幾部分組成，每個(gè)主要部分的作用是什么？ 答：?jiǎn)喂馐游辗止夤舛扔?jì)由光源、原子化器、單色器和檢測(cè)系統(tǒng)四部分組成。光源：發(fā)射待測(cè)元素的特征譜線，供吸收測(cè)量用。原子化器：將被測(cè)試樣氣化分解，產(chǎn)生氣態(tài)的基態(tài)原子，以便吸收待測(cè)譜線。分光系統(tǒng)(單色器):將欲測(cè)的譜線發(fā)出并投射到檢測(cè)器中，濾除其它非吸收譜線的干擾。檢測(cè)系統(tǒng)：使光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大器放大，輸入到讀數(shù)裝置中進(jìn)行測(cè)量。(1)光電元件一一把來(lái)自分光系統(tǒng)的光吸收信號(hào)轉(zhuǎn)變成便于放大、讀數(shù)的電信號(hào)；放大器一一將電信號(hào)放大，并有效消除火焰中待測(cè)元素?zé)峒ぐl(fā)自發(fā)發(fā)射的干擾；(3)讀數(shù)裝置一一讀出透光率或吸光度。13. 怎樣

15、評(píng)價(jià)一臺(tái)原子吸收分光光度計(jì)的質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)？ 答：進(jìn)行微量和痕量組分分析時(shí)， 分析的靈敏度和檢出限是評(píng)價(jià)分析方法和儀器的重要指標(biāo).(1)靈敏度：原子吸收光譜中，用1%吸收靈敏度越小越好特征濃度、特征質(zhì)量。0.0044 CxC0 1A （ jg mL-1） cx待測(cè)元素濃度； A多次測(cè)量的吸光度。檢出限：以特定的方法，以適當(dāng)?shù)闹眯潘奖粰z出的最低濃度或最小量。D=3 SCm （D=3S0/S）S0空白溶液多次測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差；S靈敏度。（3）精密度好用相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。14. 原子吸收光譜線為什么是有一定寬度的譜線而不是波長(zhǎng)準(zhǔn)確等于某一值的無(wú)限窄譜 線，試分析分析譜線寬度變寬的原因。答：（1）自然寬度

16、原子吸收線的自然寬度與激發(fā)態(tài)的平均壽命有關(guān)。激發(fā)態(tài)的原子壽命越長(zhǎng)，則吸收線的自然寬度越窄，其平均壽命約為10-8s數(shù)量級(jí)。一般來(lái)說(shuō)，其自然寬度為10-5nm數(shù)量級(jí).（2）多普勒變寬它是由于原子無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的，故又稱為熱變寬。多普勒變寬隨著原子與光源相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向而變化，基態(tài)原子向著光源運(yùn)動(dòng)時(shí)，它將吸收較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光。 反之，原子離開光源方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，它將吸收較短波長(zhǎng)的光。由于原子無(wú) 規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)將導(dǎo)致吸收線變寬，多普勒變寬的程度大約為10-410-3 nm。原子化溫度越高，多普勒變寬越嚴(yán)重.（3）勞倫茨變寬 被測(cè)原子與其它原子或分子相互碰撞，使其基態(tài)能級(jí)稍有變化，從而導(dǎo)致吸收線變寬，又稱為

17、碰撞變寬。變寬程度約為10-410-3nm數(shù)量級(jí).15. 原子吸收分光光度法有哪些干擾，怎樣減少或消除。答：干擾有以下幾種：光譜干擾：由于原子吸收光譜較發(fā)射光譜簡(jiǎn)單，譜線少，因而譜線相互重疊的干擾少， 絕大多數(shù)元素的測(cè)定相互之間不會(huì)產(chǎn)生譜線重疊的光譜干擾，但仍有少數(shù)元素相互間會(huì)有某些譜線產(chǎn)生干擾。消除方法：改用其它吸收線作分析線。電離干擾:原子失去一個(gè)電子或幾個(gè)電子后形成離子，同一元素的原子光譜與其離子光譜是不相同的。所以中性原子所能吸收的共振譜線，并不被它的離子吸收。火焰中如果有顯著數(shù)量的原子電離，將使測(cè)得的吸收值降低。 消除方法:加入電離緩沖劑，抑制電離的干擾?；瘜W(xué)干擾:指火焰中由于待測(cè)元

18、素與試樣中的共存元素或火焰成分發(fā)生反應(yīng)，形成難揮發(fā)或難分解的化合物而使被測(cè)元素的自由原子濃度降低而導(dǎo)致的干擾。常見的化學(xué)干擾可分為陽(yáng)離子干擾和陰離子干擾。消除方法:采用溫度較高的火焰可以消除或減輕形成難揮發(fā)化 合物所造成的干擾，也可以用加入“釋放劑”的辦法消除干擾。背景干擾:背景干擾主要來(lái)自兩個(gè)方面；一是火焰或石墨爐中固體或液體微粒及石墨爐管壁對(duì)入射光的散射而使透射光減弱，這種背景稱為光散射背景；另一來(lái)源是火焰氣體和溶劑等分子或半分解產(chǎn)物的分子吸收所造成的背景干擾。消除方法：改用火焰（高溫火焰）；采和長(zhǎng)波分析格；分離和轉(zhuǎn)化共存物；扣除方法（用測(cè)量背景吸收的非吸收線扣除背景，用其它元素的吸收線扣除背景，用氘燈背景校正法和塞曼效應(yīng)背景校正法）。鹽效應(yīng)和溶劑效應(yīng)等。16. 原子吸收分光光度法定量分析什么情況下使用工作曲線法，什么情況下使用標(biāo)準(zhǔn)加 入法。答：工作曲線法：為保證測(cè)定的準(zhǔn)確度，要注意以下幾點(diǎn)： 雖然原子吸收測(cè)定較原子發(fā)射法受試