發(fā)酵分析—原子吸收分光光度法

1、原子吸收光譜法原理原子吸收光譜法原理Basic principle of atomic absorption spectrometric analysis原子吸收分光光度計(jì)的結(jié)構(gòu)原子吸收分光光度計(jì)的結(jié)構(gòu)Structure of atomic absorption spectrophotometer 干擾及其消除干擾及其消除Interference and elimination原子吸收光譜分析法原子吸收光譜分析法Quantitative analytical methods 掌握原子吸收光譜分析法的基本原理，了解原子吸收光掌握原子吸收光譜分析法的基本原理，了解原子吸收光譜儀的構(gòu)造，重點(diǎn)掌握原子

2、吸收分光光度定量分析方法。譜儀的構(gòu)造，重點(diǎn)掌握原子吸收分光光度定量分析方法。Outlines 原子吸收光譜分析又稱原子吸收分光光度分析原子吸收光譜分析又稱原子吸收分光光度分析，原子吸收法（，原子吸收法（AASAAS），基于），基于從光源發(fā)射的待測(cè)元素從光源發(fā)射的待測(cè)元素的特征輻射通過樣品蒸氣時(shí)，被蒸氣中待測(cè)元素的的特征輻射通過樣品蒸氣時(shí)，被蒸氣中待測(cè)元素的基態(tài)原子所吸收，根據(jù)輻射強(qiáng)度的減弱程度以求得基態(tài)原子所吸收，根據(jù)輻射強(qiáng)度的減弱程度以求得樣品中待測(cè)元素的含量。樣品中待測(cè)元素的含量。光譜早期發(fā)現(xiàn)光譜早期發(fā)現(xiàn) SunlightPrism1600年牛頓發(fā)現(xiàn)太陽光經(jīng)過棱鏡后分成了年牛頓發(fā)現(xiàn)太陽光經(jīng)

3、過棱鏡后分成了彩色光帶，他稱其為光譜。彩色光帶，他稱其為光譜。一、基本原理Fraunhofer Fraunhofer 線線 1802年 Wollaston利用狹縫和棱鏡，第一次發(fā)現(xiàn)太陽光譜中的暗線，這是原子吸收光譜吸收光譜的最初觀測(cè)。 1814年Fraunhofer在棱鏡后放置了一個(gè)望遠(yuǎn)鏡來觀察太陽光譜，對(duì)那些暗線作了粗略的測(cè)量，并列成譜圖，暗線條數(shù)超過700條，后來這些線稱為 Fraunhofer線。Kirchhoff Kirchhoff 和和 BunsenBunsen的實(shí)驗(yàn)（的實(shí)驗(yàn)（1 1）Kirchhoff Kirchhoff 和和 BunsenBunsen的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn) （2 2）吸收和

4、發(fā)射吸收和發(fā)射 BaBaNaNaFraunhoferFraunhofer吸收線吸收線發(fā)射線發(fā)射線l 元素定性分析元素定性分析190 nm190 nm900 nm900 nmCuCu基態(tài)原子基態(tài)原子原子能量的吸收和發(fā)射原子能量的吸收和發(fā)射基態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)h h吸收能量吸收能量外層外層電子電子h h放出能量放出能量原子吸收過程原子吸收過程基態(tài)原子吸收共振線能量躍遷能量躍遷E Eo oE E2 2E E3 3E E1 1l1 1l2 2l3 3l4 4Pb Pb 的能級(jí)躍遷圖的能級(jí)躍遷圖E E2 2E E1 1202.2202.2E E4 4217.0217.0261.4261.4283.328

5、3.3波長(zhǎng)波長(zhǎng) / nm/ nm吸收能量圖吸收能量圖a a b b c c d dE Eo o 基態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)激發(fā)能量能量b ba ac cE E3 3E E2 2E E1 1E E 離子化離子化發(fā)射能量圖發(fā)射能量圖a a b b c c d dE Eo o 基態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)發(fā)射發(fā)射能量能量b ba ac cE E3 3E E2 2E E1 1E E 離子化離子化 電子從基態(tài)躍遷激發(fā)態(tài)時(shí)會(huì)吸收一定頻率的光，電子從基態(tài)躍遷激發(fā)態(tài)時(shí)會(huì)吸收一定頻率的光，所產(chǎn)生的吸收譜線稱為所產(chǎn)生的吸收譜線稱為共振吸收線共振吸收線. . 如：鈉原子如：鈉原子3 32 2S S1/21/2332 2P P

6、1/21/2（589.59nm)589.59nm)和和3 32 2S S1/21/23 32 2P P3/23/2 （588.99nm)588.99nm) 電子從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)時(shí)，則發(fā)射出同樣頻率電子從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)時(shí)，則發(fā)射出同樣頻率的光的光( (譜線譜線) )，這種譜線稱為，這種譜線稱為共振發(fā)射線共振發(fā)射線。 如鈉原子如鈉原子3 32 2P P1/2 1/2 3 32 2S S1/21/2（589.59nm)589.59nm)和和3 32 2P P3/2 3/2 3 32 2S S1/2 1/2 （588.99nm)588.99nm) 它們都簡(jiǎn)稱共振線它們都簡(jiǎn)稱共振線(resonanc

7、e line)(resonance line)。原子吸收光譜定量分析的依據(jù)：利用基態(tài)原子對(duì)光源發(fā)出的共振線的特征吸收。共振線：共振發(fā)射線和共振吸收線的波長(zhǎng)相同，簡(jiǎn)稱為共振線。共振線是元素的特征譜線共振線是元素所有譜線中最靈敏的譜線 第一共振發(fā)射線的發(fā)射強(qiáng)度最大，第一共振吸收線的吸第一共振發(fā)射線的發(fā)射強(qiáng)度最大，第一共振吸收線的吸收強(qiáng)度最大。多數(shù)元素的原子吸收光譜分析，首選共振線作收強(qiáng)度最大。多數(shù)元素的原子吸收光譜分析，首選共振線作為吸收譜線。為吸收譜線。在一定的條件下，試液中被測(cè)組分的濃度c與N成正比：NacK，a均為常數(shù)，令KaK，則AKLc A C原子吸收遵循朗伯-比耳定律： KLNLKII

8、A0043. 0lg吸光系數(shù)光程：光經(jīng)過原子蒸氣的距離火焰中被測(cè)元素的基態(tài)原子數(shù)AKLacA= - lgT= lgI0/I = KLcLcL吸收系數(shù)吸收系數(shù)K Kv v的意義：光通過的意義：光通過單位厚度單位厚度吸收池吸收池時(shí)的吸光度時(shí)的吸光度( (注意與注意與區(qū)別?。﹨^(qū)別?。┰游展庾V法與可見分光光度法的相同點(diǎn)：基本原理是相同，兩者均是基于物質(zhì)對(duì)光的吸收，且遵循朗伯比耳定律，都屬于吸收光譜分析。I=I0exp(-KvL) 或 A C兩者區(qū)別：吸光物質(zhì)的狀態(tài)不同，原子吸收光譜分析中，吸光物質(zhì)是基態(tài)的原子蒸氣，而在可見吸收光譜分析中，吸光物質(zhì)是溶液中的分子或離子；其次，原子吸收光譜分析中采用的

9、光源是銳線光源，屬于線狀光譜，而可見吸收光譜分析中采用的光源是連續(xù)光源，屬于帶狀光譜。二、二、 AASAAS儀器及其組成儀器及其組成 AAS儀器由儀器由光源、原子化系統(tǒng)光源、原子化系統(tǒng)（類似樣品容器）、（類似樣品容器）、分光分光系統(tǒng)及檢測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)及檢測(cè)系統(tǒng)?？招年帢O燈空心陰極燈原子化器原子化器單色儀單色儀檢測(cè)器檢測(cè)器原子化系統(tǒng)原子化系統(tǒng)霧化器霧化器樣品液樣品液廢液廢液切光器切光器助燃?xì)庵細(xì)馊細(xì)馊細(xì)庠游諆x器結(jié)構(gòu)示意圖原子吸收儀器結(jié)構(gòu)示意圖原子吸收分光光度計(jì)原子吸收分光光度計(jì)（一）、光源（一）、光源 對(duì)對(duì)AAS光源的要求：光源的要求： a）發(fā)射穩(wěn)定的共振線，且為）發(fā)射穩(wěn)定的共振線，且為銳線銳

10、線； b）強(qiáng)度大，沒有或只有很小的連續(xù)）強(qiáng)度大，沒有或只有很小的連續(xù)背景；背景； c）發(fā)射強(qiáng)度穩(wěn)定）發(fā)射強(qiáng)度穩(wěn)定 什么是什么是“連續(xù)光源連續(xù)光源”和和“銳線光源銳線光源”?白熾燈白熾燈鈉鹽的街燈鈉鹽的街燈1. 1. 空心陰極燈空心陰極燈(Hollow Cathode Lamp, HCL)(Hollow Cathode Lamp, HCL)組成：組成：陽極（吸氣金屬）、空心圓筒形陽極（吸氣金屬）、空心圓筒形（使待測(cè)原子集中）陰極（使待測(cè)原子集中）陰極（W+待測(cè)元待測(cè)元素）、低壓惰性氣體（譜線簡(jiǎn)單、背景素）、低壓惰性氣體（譜線簡(jiǎn)單、背景小小空心陰極燈空心陰極燈HCLHCL原理原理空心陰極空心陰極陽

11、陽極極原子原子 原子原子e e- -NeNe+ + + + e e- -工作過程：工作過程：高壓直流電高壓直流電（300V）-陰極電子陰極電子-撞擊隋性原子撞擊隋性原子-電離電離(二次電子維持放電二次電子維持放電)-正離子正離子-轟擊陰極轟擊陰極-待測(cè)原子濺射待測(cè)原子濺射-聚集空心聚集空心陰極內(nèi)被激發(fā)陰極內(nèi)被激發(fā)-待測(cè)元素特征共振發(fā)射線。待測(cè)元素特征共振發(fā)射線。發(fā)射線和吸收線同時(shí)發(fā)生發(fā)射線和吸收線同時(shí)發(fā)生燈發(fā)射低溫、低壓原子吸收高溫、高壓吸收和發(fā)射在同一波長(zhǎng)同時(shí)發(fā)生吸收和發(fā)射在同一波長(zhǎng)同時(shí)發(fā)生2. 無極放電燈（無極放電燈（Electrodeless discharge lamps） 工作過程：

12、工作過程：由于沒有電極提供能量，該燈依靠射頻由于沒有電極提供能量，該燈依靠射頻（RF）或微波作用于低壓惰性氣體并使之電離，高速帶電離子撞擊或微波作用于低壓惰性氣體并使之電離，高速帶電離子撞擊金屬原子產(chǎn)生銳線。金屬原子產(chǎn)生銳線。特點(diǎn)：特點(diǎn)：無電極；發(fā)射的光強(qiáng)度高（是無電極；發(fā)射的光強(qiáng)度高（是HCL的的12個(gè)數(shù)量級(jí)）；個(gè)數(shù)量級(jí)）；但可靠性及壽命比但可靠性及壽命比HCL低，只有低，只有 18 種元素可制得該燈。種元素可制得該燈。（二）（二） 原子化器原子化器(Atomizer) 原子化器是將樣品中的待測(cè)組份轉(zhuǎn)化為基態(tài)原子的裝置。原子化器是將樣品中的待測(cè)組份轉(zhuǎn)化為基態(tài)原子的裝置。 試樣中待測(cè)元素的原子

13、化過程示意如下：試樣中待測(cè)元素的原子化過程示意如下：MX（試液）（試液）MX（固體微粒）（固體微粒）脫水脫水蒸發(fā)蒸發(fā)氣化氣化MX（氣態(tài)）（氣態(tài)）化合化合分解分解X（氣態(tài)）（氣態(tài)）M+（離子）（離子）M*（激發(fā)態(tài)）（激發(fā)態(tài)）M（基態(tài)原子）（基態(tài)原子）+e原子化方法主要有原子化方法主要有：火焰原子化火焰原子化、無火焰原子化以及、無火焰原子化以及低溫原子化等低溫原子化等1. 火焰原子化器火焰原子化器 由四部分組成：由四部分組成： a）噴霧器；）噴霧器； b）霧化室）霧化室 c）燃燒器）燃燒器 d）火焰）火焰 結(jié)構(gòu)：全消耗型結(jié)構(gòu)：全消耗型 預(yù)混合型預(yù)混合型工作原理：工作原理：霧化器將液霧化器將液體試樣

14、體試樣霧化霧化，細(xì)小的霧，細(xì)小的霧粒在霧化室中與燃?xì)夂土Ｔ陟F化室中與燃?xì)夂椭細(xì)庵細(xì)饩鶆蚧旌暇鶆蚧旌?，除去，除去較大的霧滴后，再進(jìn)入較大的霧滴后，再進(jìn)入燃燒器的火焰中，試液燃燒器的火焰中，試液在高溫的作用下產(chǎn)生在高溫的作用下產(chǎn)生原原子蒸氣。子蒸氣。霧化器：亦稱為噴霧器霧化器：亦稱為噴霧器作用：將試液變成細(xì)霧。霧粒越細(xì)、越多，霧化效率越高，在火焰中生成的基態(tài)自由原子越多，測(cè)定靈敏度越高。霧化室：霧化室：使燃?xì)夂椭細(xì)獬浞只旌希⑦M(jìn)一步細(xì)化霧滴，以便在燃燒時(shí)得到穩(wěn)定的火焰。霧化室一般由耐腐蝕金屬材料、塑料或玻璃制成。燃燒器：燃燒器：支持火焰并通過火焰的作用使試樣原子化。支持火焰并通過火焰的作用使

15、試樣原子化。被霧化的試液進(jìn)入燃燒器后，在火焰中經(jīng)過蒸發(fā)、干燥、熔化、離解、激發(fā)等過程，將被測(cè)元素原子化，與此同時(shí)，還產(chǎn)生離子、分子和激發(fā)態(tài)原子等。（原子化效率低原子化效率低）火焰有組成決定著火焰的氧化、還原特性。直接影響待火焰有組成決定著火焰的氧化、還原特性。直接影響待測(cè)元素化合物的分解和難離解化合物的生成，從而影響測(cè)元素化合物的分解和難離解化合物的生成，從而影響到原子化效率和自由原子在火焰中的壽命。影響結(jié)果的到原子化效率和自由原子在火焰中的壽命。影響結(jié)果的靈敏度。靈敏度。火焰的燃助比：火焰的燃助比： 任何一種火焰均可按燃?xì)馀c助燃?xì)獾谋壤譃槿惾魏我环N火焰均可按燃?xì)馀c助燃?xì)獾谋壤譃槿惥卟?/p>

16、同性質(zhì)的火焰：具不同性質(zhì)的火焰：化學(xué)計(jì)量型化學(xué)計(jì)量型：指燃助比近似于二者反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系：指燃助比近似于二者反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系 （1：4），又稱），又稱中性火焰中性火焰。溫度高、穩(wěn)定、干擾小、背。溫度高、穩(wěn)定、干擾小、背景低，可適于大多數(shù)元素分析；景低，可適于大多數(shù)元素分析；火焰：火焰：使待測(cè)物質(zhì)離解成基態(tài)自由原子使待測(cè)物質(zhì)離解成基態(tài)自由原子富燃火焰富燃火焰：燃?xì)獗壤^大的火焰（燃助比大于化學(xué)：燃?xì)獗壤^大的火焰（燃助比大于化學(xué)計(jì)量比，計(jì)量比，1：3），又稱），又稱還原性火焰還原性火焰。燃燒不完全、。燃燒不完全、溫度略低，具還原性，適于難分解的氧化物的元素溫度略低，具還原性，適于難分解的氧化物的元素

17、分析。但干擾較大、背景高。分析。但干擾較大、背景高。 MO + C M + CO MO + CN M + N + CO MO + CH M + C + OH貧燃火焰貧燃火焰：助燃?xì)獯笥诨瘜W(xué)計(jì)量的火焰（：助燃?xì)獯笥诨瘜W(xué)計(jì)量的火焰（1：6），），又稱又稱氧化性火焰氧化性火焰。溫度較高，具氧化性，適于易解。溫度較高，具氧化性，適于易解離和易電離的元素，如堿金屬。離和易電離的元素，如堿金屬。 火焰的種類：火焰的種類： 空氣空氣-乙炔、乙炔、N2O-C2H2、空氣、空氣-H2、O2-H2等等 空氣空氣-乙炔火焰乙炔火焰應(yīng)用最廣泛。具有燃燒穩(wěn)定、重復(fù)性好、噪音應(yīng)用最廣泛。具有燃燒穩(wěn)定、重復(fù)性好、噪音小、燃

18、燒速度中等的特點(diǎn)。溫度可高達(dá)小、燃燒速度中等的特點(diǎn)。溫度可高達(dá)2500K N2O-C2H2火焰火焰，燃燒速度慢，火焰溫度高，燃燒速度慢，火焰溫度高，2999K,可分析可分析70多種元素。多種元素。 5N2O 5N2 + 5/2 O2 C2H2 + 5/2 O2 2CO2 +H2O MO + NH M + N + OH MO + CN M + N + CO 氧屏蔽空氣氧屏蔽空氣-乙炔火焰乙炔火焰火焰溫度：火焰溫度： 不同類型火焰其溫度不同，如下表所示。不同類型火焰其溫度不同，如下表所示。燃?xì)馊細(xì)?助燃?xì)庵細(xì)?燃燒速度燃燒速度/cm.s-1 溫度溫度/oC 特特 點(diǎn)點(diǎn) C2H2 Air 158-

19、266 2100-2500 溫度較高，最常用（穩(wěn)定、噪聲小、溫度較高，最常用（穩(wěn)定、噪聲小、重現(xiàn)性好，可測(cè)定重現(xiàn)性好，可測(cè)定 30 多種元素）多種元素） C2H2 O2 1100-2480 3050-3160 高溫火焰，可作上述火焰的補(bǔ)充，高溫火焰，可作上述火焰的補(bǔ)充，用于其它更難原子化的元素用于其它更難原子化的元素 C2H2 N2O 160-285 2600-2990 高溫火焰，具強(qiáng)還原性（可使難分高溫火焰，具強(qiáng)還原性（可使難分解的氧化物原子化） ， 可用于多達(dá)解的氧化物原子化） ， 可用于多達(dá) 70多種元素的測(cè)定。多種元素的測(cè)定。 H2 Air 300-440 2000-2318 較低溫氧

20、化性火焰較低溫氧化性火焰，適于共振線位，適于共振線位于短波區(qū)的元素（于短波區(qū)的元素（As-Se-Sn-Zn） H2 O2 900-1400 2550-2933 高燃燒速度，高溫，但不易控制高燃燒速度，高溫，但不易控制 H2 N2O 390 2880 高溫，適于難分解氧化物的原子化高溫，適于難分解氧化物的原子化 丙烷丙烷 Air 82 2198 低溫，適于易解離的元素，如堿金低溫，適于易解離的元素，如堿金屬和堿土金屬。屬和堿土金屬。 2、無火焰原于化裝置利用電熱、陰極濺射、等離子體或激光等方法。石墨爐應(yīng)用最廣泛石墨爐的優(yōu)點(diǎn)：取樣量少，固體只需幾毫克，液體僅用幾微升；相對(duì)靈敏度比火焰法高2個(gè)3個(gè)數(shù)

21、量級(jí)。（靈敏度高，但重現(xiàn)性差）原子化過程原子化過程原子化過程可分為四個(gè)階段，即干燥、灰化、原子化和凈化。原子化過程可分為四個(gè)階段，即干燥、灰化、原子化和凈化。溫溫度度oC干燥干燥時(shí)間，時(shí)間，t凈化凈化原子化原子化灰化灰化虛線：階梯升溫虛線：階梯升溫實(shí)線：斜坡升溫實(shí)線：斜坡升溫干干 燥：去除溶劑，防樣品濺射；燥：去除溶劑，防樣品濺射；灰灰 化：使基體和有機(jī)物盡量揮發(fā)除去；化：使基體和有機(jī)物盡量揮發(fā)除去；原子化：待測(cè)物化合物分解為基態(tài)原子，此時(shí)停止通原子化：待測(cè)物化合物分解為基態(tài)原子，此時(shí)停止通 Ar，延長(zhǎng)原子停留時(shí)間，提高靈敏度；延長(zhǎng)原子停留時(shí)間，提高靈敏度；凈凈 化：樣品測(cè)定完成，高溫去殘?jiān)?/p>

22、凈化石墨管?；簶悠窚y(cè)定完成，高溫去殘?jiān)?，凈化石墨管。火焰和石墨爐原子吸收火焰和石墨爐原子吸收AASAAS標(biāo)準(zhǔn) 火焰 石墨爐元素6748靈敏度ppm-%ppt-ppb精度 好不錯(cuò)干擾少多速度快慢操作方便程度 容易較復(fù)雜火焰的毒害性 是無自動(dòng)化可行性 是是 (不用人監(jiān)視）操作費(fèi)用低中等火焰與石墨爐吸收的檢出限比較火焰與石墨爐吸收的檢出限比較 元素 火焰 （ppb) 石墨爐(ppb)* Ag 3 0.035As 4500.25Bi500.45Cd30.01Cr 90.075Pb150.2Zn 1.50.0075（三）、光學(xué)系統(tǒng)（三）、光學(xué)系統(tǒng) 光學(xué)系統(tǒng)可分為外光路系統(tǒng)（照明系統(tǒng)）和分光系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)

23、可分為外光路系統(tǒng)（照明系統(tǒng)）和分光系統(tǒng) 外光路系統(tǒng)使從光源輻射出的共振線能正確地通過原子化外光路系統(tǒng)使從光源輻射出的共振線能正確地通過原子化區(qū)，并投影到單色器的狹縫上。區(qū)，并投影到單色器的狹縫上。 外光路系統(tǒng)主要有單光束系統(tǒng)和雙光束系統(tǒng)兩種。外光路系統(tǒng)主要有單光束系統(tǒng)和雙光束系統(tǒng)兩種。 同其它光學(xué)分光系統(tǒng)一樣，原子吸收光度計(jì)中的分光系統(tǒng)亦同其它光學(xué)分光系統(tǒng)一樣，原子吸收光度計(jì)中的分光系統(tǒng)亦包括出射、入射狹縫、反射鏡和色散原件（多用光柵）。包括出射、入射狹縫、反射鏡和色散原件（多用光柵）。 單色器的作用在于將空心陰極燈陰極材料的雜質(zhì)發(fā)出的譜單色器的作用在于將空心陰極燈陰極材料的雜質(zhì)發(fā)出的譜線、惰

24、性氣體發(fā)出的譜線以及分析線的鄰近線等與共振吸收線、惰性氣體發(fā)出的譜線以及分析線的鄰近線等與共振吸收線分開。線分開。必須注意：必須注意： 在原子吸收光度計(jì)中，在原子吸收光度計(jì)中，單色器通常位于火焰之后單色器通常位于火焰之后，這樣可，這樣可分掉火焰的雜散光并防止光電管疲勞。分掉火焰的雜散光并防止光電管疲勞。（四）檢測(cè)系統(tǒng)（四）檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)器、放大器、對(duì)數(shù)變換器、顯示裝置。檢測(cè)器：將單色器分出的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)放大器：將光電倍增管輸出的電信號(hào)放大對(duì)數(shù)變換器：實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出與濃度大小成正比的電信號(hào)KLceIIKLcII 00/lg或（三）定量分析方法1.靈敏度和檢測(cè)限靈敏度根據(jù)國(guó)際純化學(xué)與應(yīng)用化

25、學(xué)協(xié)會(huì)(IUPAC)作出的規(guī)定，將靈敏度S定義為工作曲線的斜率，其表達(dá)式為：SdA/dc當(dāng)待測(cè)元素的濃度c改變一個(gè)單位時(shí)，吸光度A的變化量。用特征濃度表征靈敏度。特征濃度：產(chǎn)生1%吸收(即透光率T為99% ，吸光度等于0.0044)時(shí)溶液中被測(cè)元素的質(zhì)量濃度，以0表示，單位為gmL-1。0的物理意義：當(dāng)吸光度等于0.0044時(shí)，每毫升溶液中含有被測(cè)元素多少微克。 特征濃度0越小，測(cè)定的靈敏度越高。特征濃度的測(cè)定：用任一個(gè)質(zhì)量濃度為的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)試，若測(cè)得其吸光度為A，則有： A/.:004400 A/0044. 00例3.3.2 以3.0gmL-1的鈣溶液，測(cè)得透光率為48%。計(jì)算原子吸收分

26、光光度法測(cè)定鈣的靈敏度。解：先計(jì)算吸光度： 319. 048. 0lg1lgTA110041. 0319. 0/0044. 00 . 3mLgmLg測(cè)定鈣的靈敏度為：若干元素原子吸收線的波長(zhǎng)及靈敏度元素 /nm 火 焰 檢測(cè)限/(g.mL-1) 靈敏度/(g.mL-1) 線性范圍 Ag 328.1 空氣乙炔 0.002 0.06 0.24 Al 309.3 N2O乙炔 0.02 0.9 250 Ba 553.6 N2O乙炔 0.008 0.3 0.525 Ca 422.7 空氣乙快 0.005 0.07 0.27 Cd 228.8 空氣乙炔 0.002 0.025 0.052 Fe 248.3

27、 空氣乙炔 0.005 0.1 0.25 K 766.5 空氣乙快 0.002 0.02 0.042 Na 589.0 空氣乙炔 0.002 0.015 0.031 Mg 285.2 空氣乙炔 0.001 0.007 0.020.5 Mn 279.5 空氣乙炔 0.002 0.05 0.13 Ni 232.0 N2O乙炔 0.002 0.1 0.25 Zn 213.9 空氣乙炔 0.001 0.015 0.031*吸光度A為0.10.5時(shí)測(cè)量的準(zhǔn)確度較高。由特征濃度計(jì)算公式可以導(dǎo)出：例3.3.3 已知Zn的靈敏度是0.015g.mL-1，某礦石試樣中Zn的合量約為0.01%，試計(jì)算適宜的濃度范

28、圍。若配制25mL試液，應(yīng)稱取多少克試樣?解：最適宜的質(zhì)量濃度范圍為：最低 0.015gmL-1250.375gmL-1最高 0.015gmL-11201.8gmL-1應(yīng)稱試樣質(zhì)量的范圍為：最低 25mL0.37510-6gmL-1/0.01%0.094g最高 25mL1.810-6gmL-1/0.01%0.45g原子吸收測(cè)定的適宜質(zhì)量濃度范圍： 約為靈敏度的25倍120倍。0044. 0/0A檢測(cè)限（D）檢測(cè)限是指產(chǎn)生一個(gè)能夠確證在試樣中存在某元素的分析信號(hào)所需要的該元素的最小濃度，定義為分析信號(hào)等于空白溶液測(cè)量信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)偏差（）的3倍時(shí)，該元素相應(yīng)的質(zhì)量濃度（）或質(zhì)量分?jǐn)?shù)。AD:3:AD3

29、靈敏度越高，檢測(cè)限越低，儀器的性能越好。例3.3.4 在285.2nm的波長(zhǎng)下以0.01g.mL-1 Mg2+標(biāo)準(zhǔn)溶液（接近空白溶液）連續(xù)測(cè)定11次，到得吸光度依次為：0.255，0.260，0.255，0.250，0.265，0.260，0.265，0.250，0.260，0.270及0.260。求檢測(cè)限。解：計(jì)算得平均值為0.259，標(biāo)準(zhǔn)偏差為6.310-3。則Mg2+的檢出限為：D0.01gmL-136.310-3/0.2597.310-4gmL-1此例說明，只有當(dāng)Mg2+離子濃度大于7.310-4gmL-1（檢測(cè)限），才能從儀器上反映出來，低于此限則不能確證Mg2+的存在。 定量分析方

30、法標(biāo)準(zhǔn)曲線法標(biāo)準(zhǔn)曲線法方法：1)測(cè)定一系列濃度適宜標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度A，以吸光度A為縱坐標(biāo)，以濃度為橫坐標(biāo)，作標(biāo)準(zhǔn)工作（A-C）曲線；2)在相同的實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)定試樣溶液的吸光度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得被測(cè)組分的濃度。注意事項(xiàng)：標(biāo)準(zhǔn)和試樣溶液的濃度應(yīng)在工作曲線的線性范圍內(nèi)；配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的試劑和主要基體成分與試樣溶液相一致； 在操作過程中，工作條件保持不變。 每次測(cè)定前要用標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)吸光度進(jìn)行檢查和校正。* * * *吸光度吸光度A A為為0.10.10.50.5時(shí)測(cè)量的準(zhǔn)確度較高時(shí)測(cè)量的準(zhǔn)確度較高手工作圖法手工作圖法Excel回歸分析法:1）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)系列數(shù)據(jù)用統(tǒng)計(jì)的方法求出吸光度根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)系列數(shù)據(jù)用統(tǒng)計(jì)的

31、方法求出吸光度A A與濃度與濃度C C之之間的方程式：間的方程式：A=aCA=aCb b. .2）將將A A樣樣帶入上方程式中求出帶入上方程式中求出C C樣樣。示例：分光光度法測(cè)鐵含量示例：分光光度法測(cè)鐵含量標(biāo)準(zhǔn)系列標(biāo)準(zhǔn)系列：C(mg/L) 測(cè)得測(cè)得A 0.000 0.000 0.400 0.077 0.800 0.140 1.200 0.210 1.600 0.278 2.000 0.348 樣品樣品 求求C樣樣 0.243標(biāo)準(zhǔn)加入法特點(diǎn)：可減少試樣與標(biāo)淮溶液之間的差異(如基體、粘度等)引起的誤差。實(shí)驗(yàn)步驟：取相同體積的待測(cè)試樣溶液兩份，分別移入容量瓶1和2中，在容量瓶2中加入一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶

32、液，稀釋至刻度，分別測(cè)得吸光度值為A1和A2，若容量瓶中未知液的濃度為cX，標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為cS，則：A1：A2= cX：cX ssxssxxsxVVVcVcc作圖法：在4只容積相同的容量瓶中加入等量的試樣溶液，于第二、第三、第四只容量瓶中分別加入V0、 2V0、 3V0的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別稀釋至刻度。在同一條件下測(cè)量各溶液的吸光度，以吸光度對(duì)加入標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度作圖，得一直線，延長(zhǎng)此線至與橫坐標(biāo)相交(吸光度值為0)，交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的濃度即為試樣溶液中被測(cè)元素的濃度。例3.3.5 稱取0.1870g含鋁試樣，處理成溶液后特移至50mL容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻。吸取上述溶液10mL于25mL容量瓶中(共取

33、4份)，分別加入含鋁0.0g，2.0g，4.0g，6.0g的標(biāo)準(zhǔn)溶液，以蒸餾水稀釋至刻度。測(cè)得上述各溶液的吸光度依次為0.1，0.3，0.5，0.7。求試樣中鋁的合量。 解：各容量瓶中標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度分別為0gmL-1，0.08gmL-1，0.16gmL-1，0.24gmL-1。繪制A-曲線，曲線與橫坐標(biāo)交點(diǎn)到原點(diǎn)的距離為0.04gmL-1。則試樣中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：使用標(biāo)準(zhǔn)加入法的條件：相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線是一條通過原點(diǎn)的直線；試樣溶液的吸光度在此直線的線性范圍內(nèi)。！標(biāo)準(zhǔn)加入法是常用而又簡(jiǎn)便的方法，特別適用于數(shù)量不多但成分復(fù)雜的樣品的分析。%.%/.(Al)00301005010187001025

34、0406 w（四）干擾的消除及測(cè)量的選擇1.干擾及消除方法譜線干擾A.由于吸收線與相鄰線不能完全分開；B.被測(cè)元素的吸收線與共存元素的吸收線相互重疊。 影響：導(dǎo)致測(cè)定靈敏度下降、工作曲線彎曲。 消除方法：減小狹縫寬度、降低燈電流或者采用其他分析線的辦法。背景吸收背景吸收包括分子吸收、光散射和火焰成分吸收。影響：背景吸收使測(cè)得的吸光度增加，產(chǎn)生正誤差。 分子吸收：在原子化過程中生成的氣體分子、氧化物、鹽類和氫氧化物等氣態(tài)分子對(duì)光的吸收引起的。分子吸收屬寬譜帶吸收，一般不同的化合物有不同的吸收波長(zhǎng)范圍。消除方法：提高溫度可使分子離解，從而消除分子吸收的干擾。光散射：由于火焰中固體微粒對(duì)光的阻擋引起

35、的，它使待測(cè)元素的吸光度增加，產(chǎn)生“假吸收”。消除方法：一般可用參比溶液調(diào)零的方法予以消除。 火焰成分吸收 ：波長(zhǎng)愈短，吸收愈嚴(yán)重?；鹧嬷蠧O，OH，CH等分子或基團(tuán)吸收光源輻射的結(jié)果。消除方法：一般可通過調(diào)零來消除。當(dāng)使用某種火焰干擾較嚴(yán)重時(shí)，可改為使用其他火焰。消除背景吸收最簡(jiǎn)單的辦法： 配制一個(gè)組成與試樣溶液完全相同，只是不含被測(cè)元素的空白溶液，以此溶液調(diào)零即可消除背景吸收。電離干擾電離干擾：很多元素在高溫火焰中都會(huì)產(chǎn)生電離，使基態(tài)原子減少，靈敏度降低，這種現(xiàn)象稱為電離干擾。如測(cè)定鉀時(shí)，鉀在空氣乙炔火焰中的容易產(chǎn)生電離：消除方法：A.降低火焰的溫度可以減少原子的電離，因此應(yīng)根據(jù)待測(cè)元素的

36、電離電位，選用合適的火焰溫度。B.在試液中加入消電離劑，即在溶液中加入比待測(cè)元素更容易電離的金屬元素。例如測(cè)定鉀時(shí)，在溶液中加入大量的氯化銫，由于銫比鉀更容易電離，增大了火焰中電子的濃度，使電離平衡向中性原子方向移動(dòng)，從而抑制了鉀的電離；或使火焰中的鉀離子獲得電子，重新回到基態(tài)。eKK 化學(xué)干擾化學(xué)干擾：主要干擾因素，是指在溶液或火焰中產(chǎn)生對(duì)被測(cè)元素有影響的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致待測(cè)物離解成基態(tài)原子的程度變化。例如：待測(cè)元素與共存物質(zhì)作用生成難揮發(fā)的化合物(如磷酸鹽、硫酸鹽等)，使參加吸收的基態(tài)原子減少，吸光度下降。A.釋放劑：當(dāng)待測(cè)元素與干擾元素在火焰中形成穩(wěn)定的化合物時(shí)，加入另一種化合物（釋放劑）

37、，使其與干擾元素形成更穩(wěn)定的化合物，使待測(cè)元素從干擾元素的化合物中釋放出來，從而達(dá)到消除干擾的目的。例如：磷酸鹽干擾Ca的測(cè)定，加La或Sr后，則La或Sr與磷酸根結(jié)合成更穩(wěn)定的化合物，將鈣釋放出來。消除方法：B.保護(hù)劑：保護(hù)劑大多數(shù)是配合劑，它可以與待測(cè)元素生成穩(wěn)定的配合物，使待測(cè)元家不能與干擾元素生成難離解的化合物；或者與干擾元素形成穩(wěn)定的配合物，不再與待測(cè)元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這兩種情況都保護(hù)了待測(cè)元素，消除了干擾。例如，加入EDTA與待測(cè)元素形成配合物，可以消除磷酸鹽、碳酸鹽、氮化物的干擾。C.緩沖劑：在試樣和標(biāo)準(zhǔn)樣品中都加入過量的干擾元素，使干擾趨于穩(wěn)定，不再變化，這種含有干擾成分的試劑

38、稱為緩沖劑。例如在乙炔-氧化亞氮火焰中測(cè)鈦，鋁有嚴(yán)重干擾，但當(dāng)溶液中鋁的質(zhì)量濃度達(dá)到200gmL-1以上時(shí)，可使鋁對(duì)鈦的干擾達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值，不再隨溶液中鋁的量而變化，從而可以準(zhǔn)確測(cè)定鈦的含量。D.分離法：當(dāng)采用上述方法后仍得不到較好的測(cè)定結(jié)果時(shí)，可以來用化學(xué)分離的方法，將干擾元素分離出去，或者是將待測(cè)元素從復(fù)雜的樣品中分離出來。再進(jìn)行測(cè)定。2.測(cè)定條件的選擇分析線的選擇：元素的共振線往往是元素的最靈敏線最靈敏線，測(cè)定時(shí)一般選用共振線共振線作為分析線。在特殊情況下應(yīng)選用次靈敏線或其他譜線作為分析線：若選用的共振線有強(qiáng)烈干擾或試液的濃度很高（？（？A:0.1A:0.10.50.5）時(shí)，適宜選用其他

39、譜線作為分折線；有的元素共振線在紫外區(qū)，如Hgl85.0nm線，被空氣和火焰氣體強(qiáng)烈吸收，所以常選用靈敏度只有前者1/50的Hg253.7nm線。對(duì)于微量元素的測(cè)定，應(yīng)盡可能選用最強(qiáng)的吸收線。狹縫寬度的選擇：調(diào)節(jié)狹縫寬度就是調(diào)節(jié)光譜的通帶寬度，狹縫的寬度以將分析線與鄰近的譜線分開為原則。在原子吸收分光光度法中，譜線重疊的幾率較小，在測(cè)定中可以使用較寬的狹縫，這樣可以增加光強(qiáng)，降低檢測(cè)器噪聲。此外，光源輻射較弱或其共振線吸收較弱時(shí)，應(yīng)該使用較寬的狹縫；若火焰的背景很強(qiáng)，在吸收線附近有干擾譜線與非吸收光存在時(shí)，應(yīng)使用較窄的狹縫。合適的狹縫寬度的確定：將試液噴入后，改變狹縫寬度，測(cè)定吸光度A。狹縫過

40、寬，將使分析線附近的干擾線也進(jìn)入光譜通帶，導(dǎo)致吸光度值下降；狹縫過窄，將使光強(qiáng)減弱，檢測(cè)器噪聲增加。應(yīng)選擇不致引起吸光度值下降的最大狹縫寬度作為分析時(shí)的狹縫寬度。空心陰極燈工作電流的選擇：工作電流較小，發(fā)射光譜線的寬度較窄，有利于提高測(cè)定的靈敏度；但工作電流太小，將導(dǎo)致放電不穩(wěn)定，發(fā)射光強(qiáng)度下降?？招年帢O燈工作電流增大，發(fā)射光強(qiáng)度亦增大；燈內(nèi)原子蒸氣的密度增加，多普勒效應(yīng)將使譜線變寬，工作曲線彎曲，測(cè)定的靈敏度下降，并使空心陰極燈的壽命縮短。 對(duì)于大多數(shù)元素而言，日常分析工作選定最大允許工作電流的40%60%較為適宜。火焰及燃助比的選擇：易生成難離解化合物的元素，應(yīng)選擇溫度較高的火焰，易電離的

41、元素應(yīng)選用較低溫度的火焰。合適燃助比的選擇：配制一標(biāo)準(zhǔn)溶液噴入火焰，在固定助燃?xì)饬髁康那闆r下，改變?nèi)細(xì)饬髁?，測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，最佳燃助比值應(yīng)使吸光度達(dá)到最大。 測(cè)量高度的選擇：測(cè)量高度是指光束與燃燒器頂部縫口的距離，在火焰的不同高度，基態(tài)原子的密度不同，因而測(cè)定的靈敏度不同。測(cè)定時(shí)，應(yīng)通過上下移動(dòng)燃燒器，使測(cè)量光束從基態(tài)自由原子的密度最大的火焰區(qū)通過，以獲得最大的吸光度值，提高測(cè)定的靈敏度。 火焰的最佳測(cè)量高度的確定：可用適量待測(cè)物質(zhì)的試樣溶液噴入火焰，在不同的火焰高度測(cè)量吸光度A，最大吸光度所對(duì)應(yīng)的高度，即為測(cè)定最佳測(cè)量高度。一一、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)原理溶液中的鈣離子在火焰溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶓B(tài)鈣

42、原子蒸氣，溶液中的鈣離子在火焰溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶓B(tài)鈣原子蒸氣，當(dāng)鈣空心陰極燈發(fā)射出波長(zhǎng)為當(dāng)鈣空心陰極燈發(fā)射出波長(zhǎng)為422.7 nm422.7 nm的鈣特征譜線通的鈣特征譜線通過基態(tài)鈣原子蒸氣時(shí)，被基態(tài)鈣原子吸收，在恒定的測(cè)過基態(tài)鈣原子蒸氣時(shí)，被基態(tài)鈣原子吸收，在恒定的測(cè)試條件下，其吸光度與溶液中鈣濃度成正比。試條件下，其吸光度與溶液中鈣濃度成正比。 火焰原子吸收法測(cè)定鈣片中鈣含量 二、主要儀器與試劑二、主要儀器與試劑 1 1儀器儀器 Z-5000 Z-5000 型原子吸收分光光度計(jì)型原子吸收分光光度計(jì)( (日本日立公司日本日立公司) ) （附鈣（附鈣空心陰極燈），乙炔、空氣供氣系統(tǒng)，容量瓶（空心陰

43、極燈），乙炔、空氣供氣系統(tǒng)，容量瓶（50 mL50 mL、100mL100mL），），移液管，燒杯（移液管，燒杯（50 mL50 mL）。）。 2 2試劑試劑 鹽酸（鹽酸（ARAR）（去離子水：鹽酸，體積比）（去離子水：鹽酸，體積比1 1：1 1）。）。 (1)(1)鈣標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（鈣標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（100gmL100gmL-1-1）：準(zhǔn)確稱取分析純碳酸鈣：準(zhǔn)確稱取分析純碳酸鈣（其量按所需濃度和體積計(jì)算）于燒杯中，加入鹽酸（其量按所需濃度和體積計(jì)算）于燒杯中，加入鹽酸20 mL20 mL，低，低溫加熱溶解完全，轉(zhuǎn)入溫加熱溶解完全，轉(zhuǎn)入1000 mL1000 mL容量瓶，用去離子水稀釋至刻度，容量瓶，

44、用去離子水稀釋至刻度，搖勻。搖勻。(2)(2)鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液（鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液（10gmL10gmL-1-1）：將鈣標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液用去：將鈣標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液用去離子水稀釋離子水稀釋1010倍制得。（配于倍制得。（配于1000ml1000ml容量瓶中）。容量瓶中）。(3)(3)干擾抑制劑鍶溶液（干擾抑制劑鍶溶液（ 10 mg mL10 mg mL-1-1）：稱取六水合：稱取六水合氯化銫氯化銫30.4 g30.4 g放入放入500 mL500 mL燒杯中溶于適量去離子水中，燒杯中溶于適量去離子水中，轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)至1000mL1000mL容量瓶定容至刻度。容量瓶定容至刻度。(4)(4)樣品溶液的制備樣品溶液的制備：鈣片稱量后放入：鈣片稱量后放入50 mL50 mL燒杯中，加燒杯中，加少許去離子水潤(rùn)濕，用玻璃棒小心搗碎，加入少許去離子水潤(rùn)濕，用玻璃棒小心搗碎，加入1 1：1 1鹽酸鹽酸10mL10mL，低溫加熱溶解，加少量去離子水稀釋，冷至室溫，低溫加熱溶解，加少量去離子水稀釋，冷至室溫，過濾，濾液收集于過濾，濾液收集于100 mL100 mL容量瓶中，分別用去離子水洗容量瓶中，分別用去離子水洗燒杯、濾紙各燒杯、濾紙各3 34 4次，洗滌液并入濾液，用去離子水稀次，洗滌液并入濾液，用去離子水稀釋至刻度，搖勻。釋至刻度，搖