-原子吸收光譜法與原子熒光光譜法教學內容

1、精品文檔第四章 原子吸收光譜法與原子熒光光譜法4-1 . Mg 原子的核外層電子 31S031P1 躍遷時吸收共振線的波長為 285.21nm,計算在 2500K 時其激發(fā)態(tài)和基態(tài)原子數(shù)之比 .解:Mg 原子的電子躍遷由 31S031P1 ,則gig0=3 躍遷時共振吸收波長 =285.21nmEi=h c =（6.6310-34）（ 3108）（ 285.31 10-9） =6.97 10-19 J激發(fā)態(tài)和基態(tài)原子數(shù)之比：NiN0（gig0） e- Ei kT其中:gig0=3Ei kT=-6.97 10-19 1.3810-232500 代入上式得：Ni N 0 5.0 10-94-2 .

2、 子吸收分光光度計單色器的倒線色散率為1.6nm mm，欲測定 Si251.61nm 的吸收值，為了消除多重線 Si251.43nm 和 Si251.92nm 的干擾，應采取什么措施？答：因為 : S 1 =W1/D= （251.61-251.43）/1.6= 0.11mmS2 =W2/D=（ 251.92-251.61 ） /1.6=0.19mmS110).火焰原子化的 RSD 必須小于 3, 石墨爐原子法采用自動化進樣器進 樣,RSD 必須小于 56 檢出限 ; 檢出限 (0.L) 的定義為吸收信號相當于 3 倍噪聲水平的標準差時所對應的元素 含量.4-8 火焰原子化法和石墨原子化法的工作

3、原理, 特點及其注意事項 ; 為什么石墨爐原子化法比火焰原子化法具有更高的靈敏度和更低的檢出限 ?火焰原子化的過程 :由燃氣(化學燃料 )和助燃氣 (氧化劑 )之間的燃燒反應形成化學火 焰, 燃燒過程中霧化的氣溶膠進行下列各種物理變化與化學反應過程:干燥與蒸發(fā) :MmNn(l)=MmNn(s)=MmNn(g)解離與原子化反應 : MmNn(g)=M(m+)+N(n_)=M+N原子吸收與發(fā)射過程 :M+NM*+N*M+N電子與離子發(fā)射過程 :M+N=M(m+)+N(n+)- M(m+)*+N(n+)*- M(m+)+N(n+)火焰原子化的特點與局限性 : 適用范圍廣 ,分析操作簡單 ,分析速度快

4、和分析成本低 ,然 而,同軸氣動霧化器的霧化效率低 (約為 5%-10%), 所需試樣溶液體積大 (ml),火焰原子化 效率低并伴隨著復雜的火焰反應,原子蒸汽在光程中滯留時間短和燃氣與助燃氣稀釋作用 ,限制了方法檢出限的減低 ,而且只能分析液體試樣 .石墨原子化法的升溫程序 : 石墨原子化法必須選擇適宜的干燥,灰化 ,原子化和除殘升溫速率 ,并保持時間程序及內保護氣的控制程序 .1 干燥的升溫速率和保持時間2 灰化升溫速率和保持時間 .3 原子化升溫速率和保持時間 .4 除殘升溫程序 .石墨爐原子化法的特點 : 采用直接進樣和程序升溫方式 , 原子化溫度曲線是一條具有峰值的 曲線 ,主要特點是

5、 : 可達 3500 攝氏度高溫 ,且升溫速度快 , 絕對靈敏度高 , 一般元素的可達 10-9 -10 -12g,可分析 70 多種金屬和類金屬元素 ,所用試樣量少 ,但是石墨爐原子化法的分析 速度慢 , 分析成本高 , 背景吸收 , 光輻射和基體干擾比較大 .4-9 原子法存在哪些主要的干擾 ?如何減少或消除這些干擾 ?答: 原子吸收光譜法分析中的干擾主要包括物理干擾,化學干擾 ,電離干擾和光譜干擾 .1 減少或消除物理干擾的辦法 :A 最常用的方法是配置與待測液試樣溶液基體相一致的標準溶液 .B 當配制與待測液試樣溶液基體相一致的標準溶液有困難時, 采用標準加入法 .C 被測試樣溶液中元

6、素的濃度較高時 ,采用稀釋方法來減少或消除物理干擾 . 2 減少或消除化學干擾的辦法 .改變火焰類型 ,改變火焰特征 ,加入釋放劑 ,加入保護劑 ,加入緩沖劑 ,采用標準加入法 . 3 減少或消除電離干擾的方法 .最常用的方法是加入電離能較低的消電離劑,利用強還原性富燃火焰也可抑制電離干擾標準加入法也可在某些程度上減少或消除電離干擾,提高金屬元素總濃度也是減少或消除電 精品文檔精品文檔 離干擾的基本方法 .4 光譜干擾及其消除方法 :A 減少或消除吸收線重疊干擾方法 : 選用較小的光譜通帶 ,選用被測元素的其他分析線 ,預 先分離干擾元素 .B 減少或消除直流發(fā)射光譜干擾方法 : 采用銳線光源

7、的電源調制技術 .C 減少或消除非吸收光譜干擾方法 : 選用較小的光譜通帶 ,選用較小 HCL 燈電流 .4-10 簡述氘燈校正背景校正技術的工作原理及特點答:(1) 工作原理是 :在垂直于銳線光源和原子化器之間增加了氘燈光源與切光器,氘燈在發(fā)射連續(xù)光譜 ,通過切光器的頻率 ,讓銳線光源所發(fā)射的特征譜線和一定光譜通帶氘燈所發(fā)射的 譜線分時通過原子化器 ,當特征譜線進入原子化器時 ,原子化器中的基態(tài)原子核外層電子對它 進行吸收 ,同時也產(chǎn)生分子吸收和光散射背景吸收,檢測得到原子吸收 (A1) 和背景吸收 (A2) 的總吸收 (A),A=A1+A2. 當氘燈所發(fā)射的譜線進入原子化器后 ,寬帶背景吸

8、收要比窄帶原子吸收 大許多倍 ,此時原子吸收可忽略不計 ,檢測只獲得背景吸收 (A2). 根據(jù)光吸定律加和性 ,兩束譜 線吸收結果差 :A1=A-A2,T 得到扣除背景吸收以后的原子吸收 (A1).(2)特點 :它是火焰原子化法 .石墨爐原子化法和低溫原子化法都可以采用的背景校正技術,且靈敏度高 ,動態(tài)線性范圍寬 ,但僅對紫外光譜區(qū) (350nm) 有效 .4-11. 簡述 Zeeman 效應背景校正技術的工作原理及其特點答 :(1)工作原理 :利用銳線光源所發(fā)射的特征譜線被偏振成垂直于磁場的特征偏振譜線.通過在石墨爐原子化器上施加恒定強度電磁場 ,使待測元素原子核外層電子的吸收譜線裂分為 和

9、 +, - -.當通過垂直于磁場的 +和 -時 ,檢測器檢測到背景吸收 (A2), 當通過平行于磁場的 時,檢測器檢測到原子吸收 (A1)和背景吸收 (A2)的總吸收 (A), 兩種吸收結果的差 :A1=A-A2, 就 得到扣除背景吸收以后的原子吸收 .(2) 特點 :因石墨爐原子化器的背景吸收比火焰原子化法更嚴重,它是石墨爐原子化法必須采用的背景吸收校正技術之一 .4-12簡述標準曲線法和標準加入法的特點與使用注意事項.答:(1) 標準曲線法需繪制吸光度對標準溶液濃度的曲線,其注意事項 :分析前用標準溶液校正系統(tǒng) ;分析過程中保持操作條件不變;標準系列與被分析樣品溶液的組成盡量一致;標準和試

10、樣溶液的吸光度應試在 0.150.70 之間 .(2) 標準加入法是建立在吸光度與濃度成正比及吸光度的加和性的基礎上.該法可消除基體效應的影響 ,但不能扣除背景 .它又分為單點加入法和作圖法.其注意事項 :對于作圖法適合對三份以上等體積的實測溶液中成比例地加入標準溶液,分別測定吸光度 .4-13 簡要回答以下問題：(1) 在測定血清中鉀時，先用純水將試樣稀釋40 倍，再加入鈉鹽至 800g/ml. 試解釋這些實驗操作的理由 . 并簡述此定量分析的標準曲線法系列標準溶液應如何配制 .(2) 硒的共振吸收線為 196.0nm. 若分析頭發(fā)中硒元素的含量 , 應選用何種火焰類型并說 精品文檔精品文檔

11、 明理由 .(3) 分析礦石中鋯元素含量 , 應選用何種火焰類型并說明理 由 .答:(1) 稀釋是為了減少基體效應 ; 加入鈉鹽可抑制電離效應 , 減少電離干擾 . 為了使基體匹配 , 標準溶液應使用標準加入法配制 .(2) 應選用空氣 -氫氣火焰 . 原因: 196.0nm 處位于真空紫外區(qū) , 空氣-氫氣火焰是氧化火 焰適用于其共振線在短波區(qū)的元素分析 .(3) 氧化亞氮 - 乙炔火焰 因為在礦石中燃燒時形成了耐高溫的氧化物,而此火焰具有還原性 , 可產(chǎn)生耐高溫火焰, 利于鋯氧化物的融化和分解 .4-14 焰原子吸收光譜法分析某試樣中微量 Cu 的含量 ,稱取試樣 0.500g, 溶解后定

12、容到 100ml 容量瓶中作為試樣溶液 . 分析溶液的配制及測量的吸光度如下表所示( 用 0.1mol/L 的HNO3 定容), 計算試樣中 Cu的質量分數(shù) (%)123移取試樣溶液的體積 /ml0.005.005.00加入 5.00mg/L 的 Cu2+標準溶液的體積 /ml0.000.001.00定容體積 /ml25.00測量吸光度 (A)0.0100.1500.375解:設 2號,3號溶液配制好的濃度分別為 C2,C3(mg/L).試樣 Cu 的摩爾濃度為 C mg/L,扣除 1號 溶液未加入試樣溶液吸光度的干擾 .得:0.150-0.010=KC 20.375-0.010=KC 3又因

13、為 :C2=5C25C3=(5C+1.0 5.00)25聯(lián)立解得 C=0.62mg/L則 Cu 的質量分數(shù)為(0.62mg/L 0.1L) (0.500103mg)0.0124% 4-15. 子吸收光譜法測定水樣中 Co 離子的含量，分取 V 水樣( ml )的水樣于 6 個 50.00ml 的容量瓶中，加入 V 標準溶液 (ml)的 60.00 g/ml,Co標準溶液，然后稀釋至刻度，計算水樣 中 Co 的質量分數(shù)( g/ml) .123456V 水樣 /ml010.0V 標準溶液 /ml001.02.03.04.0定容體積 /ml50.0精品文檔精品文檔吸光度（ A ）0.0420.201

14、0.2920.3180.4670.554答案：由題意知背景吸收為 0.042，所以要扣除背景吸收，扣除背景吸收后列表如下：V 標準溶液 /ml01.02.03.04.0吸光度（ A ）0.1590.2500.3360.4250.512作V 標準溶液 A 吸光度曲線 ， 其與 X 軸交點即為標準溶液與待測物質物質的量相等的點B520 度光吸0.000.200.150.100.05v標準溶液 /ml-2 1.732由圖知 V 標準溶液 =1.73mlC 標準溶液 V 標準溶液 =Cx VCx=(C標V 標) V= (60 1.73 ) 10=10.9 g/ml4-16.原子熒光光譜是怎樣產(chǎn)生的？有

15、幾種類型？答：原子熒光光譜的產(chǎn)生： 氣態(tài)和基態(tài)原子核外層電子吸收了特征頻率的光輻射后被激發(fā) 至第一激發(fā)態(tài)或較高激發(fā)態(tài)，在瞬間又躍遷回或較低的能態(tài)， 若躍遷過程以光輻射的形式發(fā)射出與所吸收的特征頻率相同 或不相同的光輻射即產(chǎn)生原子熒光。 原子熒光為光致發(fā)光， 當 光輻射停止激發(fā)時熒光發(fā)射就立即停止。原子熒光的類型：原子發(fā)光主要分為共振熒光、非共振熒光、敏化熒光非共振熒光又分為 Stokes 熒光、反 Stokes 熒光。其中 Stokes 熒光又包括直躍線熒光、階躍線熒光。精品文檔精品文檔4-17畫出色散型原子熒光分光光度計的結構框圖，并簡要敘述原子熒光分光光度計的工作原理。工作原理： 調制一定頻率的輻射光， 在通過透鏡射入原子時， 被原子吸收， 而使原子核外層 電子躍遷， 產(chǎn)生熒光， 再通過單色器濾去其它干擾光波， 最后由檢測器檢測信號 并顯示418簡述氫化物發(fā)生法的工作原理、特點及其注意事項。工作原理： 氫化物發(fā)生法是依據(jù) 8 種元素： As、Bi、 Ge、Pb、 Sb、Se、Sn、Te 的氫化物 在常溫下為氣態(tài)，利用某些能產(chǎn)生初生態(tài)還原劑（H.）或某些化學反應，與試樣中的這些元素形成揮發(fā)性共價