光譜學(xué)知識：8原子吸收最佳分析條件的確定

1、原子吸收分析最佳條件 火焰最佳條件 在進行原子吸收光譜測定時，為了獲得靈敏、在進行原子吸收光譜測定時，為了獲得靈敏、 重現(xiàn)性好和準(zhǔn)確的結(jié)果，應(yīng)對測定條件進行重現(xiàn)性好和準(zhǔn)確的結(jié)果，應(yīng)對測定條件進行 優(yōu)選。優(yōu)選。 吸收線的選擇吸收線的選擇 通帶寬度選擇通帶寬度選擇 空心陰極燈的工作電流空心陰極燈的工作電流 燃燒器高度調(diào)節(jié)燃燒器高度調(diào)節(jié) 原子化條件選擇原子化條件選擇 進樣量的選擇進樣量的選擇 火焰最佳條件 吸收線吸收線的選擇的選擇 每種元素都有若干條分析線，通常選擇其中最靈敏線（共 振吸收線）作為吸收線。但是，當(dāng)測定元素的濃度很高， 或是為了避免鄰近光譜線的干擾等，可以選擇次靈敏線 （非共振線）作為

2、吸收線. 火焰最佳條件 通帶寬度選擇 狹縫寬度直接影響光譜通帶寬度與檢測器接受的能量。選 擇通帶寬度是以 吸收線附近無干擾譜線存在并能夠分開最 靠近的非共振線為原則，適當(dāng)放寬狹縫寬度，以增加檢測 的能量，提高信噪比和測定的穩(wěn)定性。過小的光譜通帶使 可利用的光強度減弱，不利于測定。 火焰最佳條件 合適的狹縫寬度由實驗確定。測定每一種元素都需選擇它 合適的通帶，對譜線復(fù)雜的元素如鐵、鈷、鎳等就要采用 較窄的通帶，否則會使工作曲線線性范圍變窄。以不引起 吸光度減小的最大狹縫寬度，即為應(yīng)選取的合適的狹縫寬 度。 火焰最佳條件 空心陰極燈的工作電流空心陰極燈的工作電流 空心陰極燈的發(fā)射特征與燈電流有，一

3、般要預(yù)熱10-30分鐘 才能達到穩(wěn)定的輸出。燈電流小，放電不穩(wěn)定，光譜輸出 強度小。燈電流大，導(dǎo)致信噪比大，燈壽命縮短。因此， 必須選擇合適的燈電流。選擇燈電流的一般原則是，在保 證有足夠強且穩(wěn)定的光強輸出條件下，盡量使用較低的工 作電流。通常以空心陰極燈上標(biāo)明的最大燈電流的一半至 三分之二為工作電流。(普析儀器不同） 火焰最佳條件 燃燒器高度調(diào)節(jié)燃燒器高度調(diào)節(jié) 在火焰中進行原子化的過程是一種極為復(fù)雜的反應(yīng)過程。 不同元素在火焰中形成的基態(tài)原子的最佳濃度區(qū)域高度不 同，因而靈敏度也不同，選擇燃燒器高度以使光束從原子 濃度最大的區(qū)域通過。燃燒器高度影響測定靈敏度、穩(wěn)定 性和干擾程度。一般地講，約

4、在燃燒器狹縫口上方2-5mm附 近處火焰具有最大的基態(tài)原子密度，靈敏度最高。但對于 不同測定元素和不同性質(zhì)的火焰而有所不同。最佳的燃燒 器高度，可通過繪制吸光度-燃燒器高度曲線來優(yōu)選。 火焰最佳條件 原子化條件選擇原子化條件選擇 火焰中燃燒氣體由燃?xì)馀c助燃?xì)饣旌辖M成。不同種類火焰， 其性質(zhì)各不相同，應(yīng)該根據(jù)測定需要，選擇合適種類的火 焰，通常使用空氣-乙炔氣火焰。通過繪制吸光度-燃?xì)狻?助燃?xì)饬髁壳€，選出最佳的助燃?xì)夂腿細(xì)饬髁?。一般?氣-乙炔火焰的流量在3:1到4:1之間。貧燃火焰(助燃比 1:46)為清晰不發(fā)亮蘭焰，適于不易生成氧化物的元素的 測定。富燃火焰(助燃比1.2-1.5:4)發(fā)

5、亮，還原性比較強。 適合于易生成氧化物的元素的測定。 火焰最佳條件 進樣量的選擇進樣量的選擇 試樣的進樣量一般在3-6mL/min較為適宜。進樣量過小，由 于進入火焰的溶液太少，吸收信號弱，靈敏度低，不便測 量；進樣量過大，在火焰原子化法中，對火焰產(chǎn)生冷卻效 應(yīng)，同時較大霧滴進入火焰，難以完全蒸發(fā)，原子化效率 下降，靈敏度低。在石墨爐原子化法中，會增加除殘的困 難。在實際工作中，應(yīng)根據(jù)吸光度隨進樣量的變化，以選 擇最佳進樣量。 正常的火焰形態(tài)（鍶）正常的火焰形態(tài)（鍶） 月牙型月牙型 火焰區(qū)域分布示意圖火焰區(qū)域分布示意圖 電離化合區(qū)電離化合區(qū) 蒸發(fā)區(qū)蒸發(fā)區(qū) 干燥區(qū)干燥區(qū) 原子化區(qū)原子化區(qū) 原子化

6、區(qū)原子化區(qū) 火焰狀態(tài)的劃分和特點火焰狀態(tài)的劃分和特點 火焰的氧化-還原性 火焰的氧化-還原性與火焰組成有關(guān) 化學(xué)計量火焰 貧燃火焰 富燃火焰 燃?xì)?助燃?xì)馊細(xì)庵?中性火焰氧化性火焰 還原性火焰 溫度 中溫度 低 溫度 高 適于多種元素適于易電離元素適于難解離氧化物 火焰狀態(tài)的劃分和特點火焰狀態(tài)的劃分和特點 （1）中性焰（化學(xué)計量火焰）： 溫度高、干擾小、背景低、穩(wěn)定；適用于多種元的測定； （2）貧焰： 溫度低、氧化性較強，適用于易解離、易電離的元素（如堿 金屬） （3）富焰： 此種火焰層次模糊呈黃色、溫度高于中性焰、還原性強、背 景高，利于氧化物解離能較大的元素的原子化、如 Mo, Cr,

7、Ca, 等； （4）空氣乙炔火焰溫度可達2300、笑氣乙炔火焰溫度可達 3000； 石墨爐最佳條件 石墨爐原子化采用程序升溫過程 程序干燥灰化原子化清除 溫度沸點附近350-16001500-3000高于原子化溫 度200度左右 目的除去溶劑除去易揮發(fā)測量清除殘留物 基體有機物 T t 干燥 灰化 原子化 清除 石墨爐程序通常有下列三個步驟： 干燥： 當(dāng)樣品被注入到石墨管中后，石墨管被升溫至溶劑的沸點附近（略低于沸點通 常為 80 200oC）。溶劑被蒸發(fā)，樣品在石墨管管壁（或平臺）表面形成一固 體薄膜。 灰化： 在該步驟中，溫度升到一定溫度，盡可能多地除掉基 體物質(zhì)，同時不能使被分 析元 素

8、受到損失?；一?溫度通常在350 - 1600oC。灰化階段，固體物質(zhì)被分 解，使被分析元素成為難熔組份，如氧化物。 原子化： 第三步是原子化階段，溫度從灰化溫度迅速升到原子化高溫狀態(tài)，使灰化階段 所剩下的物質(zhì)分解、蒸發(fā)，形成自由原子基態(tài)云，出現(xiàn)在光路中。原子化溫度 的高低，取決于被 分析元素的揮發(fā)性，通常在1800oC（鈣）到3000oC（硼）之 間。 石墨爐最佳條件 石墨爐升溫程序中干燥階段的參數(shù)設(shè)置是否合理，對是否能夠 得到最佳分析信號及最好精度，是至關(guān)重要的。在分析過程中，對 不同特性的樣品，可能需要通過試驗觀察不同干燥時間及溫度下所 得結(jié)果，來找到最佳參數(shù)。樣品必須恒定地沉積在熱解石

9、墨管或石 墨管平臺上，得以充分干燥而又不損失或浸入石墨管的石墨層內(nèi)， 因此作為方法研究的一個重要環(huán)節(jié)就是觀察樣品的干燥情況，以正 確地設(shè)置干燥參數(shù)。 采用石墨爐方法分析樣品比用火焰法要花費更長時間，且所能 分析的元素數(shù)量也較火焰法少。但由于石墨爐法可大大提高元素分 析的靈敏度，因而應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。 石墨爐最佳條件 最佳條件 原子吸收光譜法的主要干擾有物理干擾、化學(xué)干擾、電離干 擾、光譜干擾和背景干擾等。 一、物理干擾一、物理干擾 物理干擾物理干擾是指試液與標(biāo)準(zhǔn)溶液試液與標(biāo)準(zhǔn)溶液 物理性質(zhì)物理性質(zhì)有差異而產(chǎn)生的 干擾。如粘度、表面張力或溶液的密度等的變化，影響樣 品的霧化和氣溶膠到達火焰?zhèn)魉偷纫?/p>

10、原子吸收強度的變 化而引起的干擾。 消除辦法消除辦法：配制與被測試樣組成相近的標(biāo)準(zhǔn)溶液或采用 標(biāo)準(zhǔn)加入法。若試樣溶液的濃度高，還可采用稀釋法。 最佳條件 二、化學(xué)干擾二、化學(xué)干擾 化學(xué)干擾化學(xué)干擾是由于被測元素原子與共存組份被測元素原子與共存組份 發(fā)生化學(xué)發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)生成穩(wěn)定的化合物反應(yīng)生成穩(wěn)定的化合物，影響被測元素的原子化，而引起 的干擾。 消除化學(xué)干擾的方法：消除化學(xué)干擾的方法： （1 1）選擇合適的原子化方法）選擇合適的原子化方法 提高原子化溫度，減小化學(xué)干擾。使用高溫火焰或提 高石墨爐原子化溫度，可使難離解的化合物分解。 采用還原性強的火焰與石墨爐原子化法，可使難離解 的氧化物還原、

11、分解。 最佳條件 （2 2）加入釋放劑）加入釋放劑 釋放劑的作用釋放劑的作用是釋放劑與干擾物質(zhì)能生成比被測元 素更穩(wěn)定的化合物，使被測元素釋放出來。 例如，磷酸根干擾鈣的測定，可在試液中加入鑭、鍶 鹽，鑭、鍶與磷酸根首先生成比鈣更穩(wěn)定的磷酸鹽，就相 當(dāng)于把鈣釋放出來。 （3 3）加入保護劑）加入保護劑 保護劑作用保護劑作用是它可與被測元素生成易分解的或更穩(wěn) 定的配合物，防止被測元素與干擾組份生成難離解的化合 物。保護劑一般是有機配合劑。例如，EDTA、8-羥基 最佳條件 喹啉。 （4 4）加入基體改進劑）加入基體改進劑 對于石墨爐原子化法，在試樣中加入基體改進劑，使 其在干燥或灰化階段與試樣發(fā)

12、生化學(xué)變化，其結(jié)果可以增 加基體的揮發(fā)性或改變被測元素的揮發(fā)性，以消除干擾。 三、電離干擾三、電離干擾 在高溫條件下，原子會電離，使基態(tài)原子數(shù)減少，吸 光度下降，這種干擾稱為電離干擾電離干擾。 消除電離干擾的方法消除電離干擾的方法是加入過量的消電離劑消電離劑。消電消電 最佳條件 離劑離劑是比被測元素電離電位低的元素，相同條件下消電離劑 首先電離，產(chǎn)生大量的電子，抑制被測元素的電離。 例如，測鈣時可加入過量的KCl溶液消除電離干擾。 鈣的電離電位為6.1eV，鉀的電離電位為4.3eV。由于K電離 產(chǎn)生大量電子，使鈣離子得到電子而生成原子。 四、光譜干擾四、光譜干擾 （1 1）吸收線重疊）吸收線重疊 共存元素吸收線與被測元素分析線波長很接近時，兩 譜線重疊或部分重疊，會使結(jié)果偏高。 （2 2）光譜通帶內(nèi)存在的非吸收線）光譜通帶內(nèi)存在的非吸收線 最佳條件 非吸收線可能是被測元素的其它共振線與非共振線，也可能是 光源中雜質(zhì)的譜線。一般通過減小狹縫寬度與燈電流或另 選譜線消除非吸收線干擾。 （3 3）原子化器內(nèi)直流發(fā)射干擾）原子化器內(nèi)直流發(fā)射干擾 五、背景干擾五、背景干擾 背景干擾背景干擾也是一種光譜干擾。分子吸收與光散射分子吸收與光散射是形 成光譜背景的主要因素。 1. 1. 分子吸收與光散射分子吸收與光散射 分子吸收分子吸收是指在原子化過程中生成