原子吸收光譜分析衛(wèi)化PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1原子吸收光譜分析衛(wèi)化原子吸收光譜分析衛(wèi)化第1頁/共94頁第2頁/共94頁第3頁/共94頁第4頁/共94頁原子吸收光譜法是基于被測元素基態(tài)原子原子吸收光譜法是基于被測元素基態(tài)原子在在蒸氣狀態(tài)蒸氣狀態(tài)對其特征輻射的對其特征輻射的吸收吸收進(jìn)行元素定進(jìn)行元素定量分析的方法。量分析的方法。 第5頁/共94頁第6頁/共94頁第7頁/共94頁第8頁/共94頁第9頁/共94頁第10頁/共94頁原子吸收線的譜線輪廓原子吸收線的譜線輪廓l原子吸收線的特點表征：頻率、半寬度、強(qiáng)度原子吸收線的特點表征：頻率、半寬度、強(qiáng)度l中心頻率由原子能級分布決定中心頻率由原子能級分布決定l吸收線強(qiáng)度由兩個能級之間的躍遷幾率

2、決定吸收線強(qiáng)度由兩個能級之間的躍遷幾率決定第11頁/共94頁。n與其他變寬相比可完全忽略。與其他變寬相比可完全忽略。第12頁/共94頁第13頁/共94頁ArTD071016. 7變寬程度變寬程度 ArTD071016. 7越高越高第14頁/共94頁第15頁/共94頁在一定條件下，譜線變寬主要受熱變寬和壓力變寬在一定條件下，譜線變寬主要受熱變寬和壓力變寬的影響。當(dāng)氣相中與待測原子共存的其它粒子濃度的影響。當(dāng)氣相中與待測原子共存的其它粒子濃度很小時，以熱變寬為主。很小時，以熱變寬為主。 第16頁/共94頁1.1.積分吸收積分吸收 與分子吸收不同的是，原子吸收輪廓是同種基態(tài)原與分子吸收不同的是，原子

3、吸收輪廓是同種基態(tài)原子在吸收其共振輻射時被展寬的吸收帶，原子吸收線輪子在吸收其共振輻射時被展寬的吸收帶，原子吸收線輪廓上的任意一點都與相同的能級躍遷相聯(lián)系。因此，在廓上的任意一點都與相同的能級躍遷相聯(lián)系。因此，在原子吸收光譜分析中，原子吸收值是指測量氣態(tài)原子吸原子吸收光譜分析中，原子吸收值是指測量氣態(tài)原子吸收共振線的總能量，即積分吸收。收共振線的總能量，即積分吸收。fNmcevKv02d 如果將公式左邊求出，即譜線下所圍面積測量出（積分吸如果將公式左邊求出，即譜線下所圍面積測量出（積分吸收）。即可得到單位體積原子蒸氣中吸收輻射的基態(tài)原子數(shù)收）。即可得到單位體積原子蒸氣中吸收輻射的基態(tài)原子數(shù)N0

4、。第17頁/共94頁這是一種絕對測量方法，現(xiàn)在的分光裝置無法實現(xiàn)。這是一種絕對測量方法，現(xiàn)在的分光裝置無法實現(xiàn)。 l l=10=10-3-3nmnm，若若l l取取600600nmnm，單色器分辨率單色器分辨率R=R=l l/ /l l=6=610105 5 鎢絲燈光源和氘燈，經(jīng)分光后，光譜通帶鎢絲燈光源和氘燈，經(jīng)分光后，光譜通帶0.2nm。而原子吸而原子吸收線半寬度：收線半寬度：10-3nm。如圖：如圖： 能否提供共振輻射（銳線能否提供共振輻射（銳線光源），測定峰值吸收？光源），測定峰值吸收？第18頁/共94頁l 1955年澳大利亞物理學(xué)家年澳大利亞物理學(xué)家Walsh提出采用銳線光源作為輻提

5、出采用銳線光源作為輻射源，用峰值吸收代替積分吸收。射源，用峰值吸收代替積分吸收。l在原子吸收分析中需使用銳線光源，測量譜線的峰值吸收在原子吸收分析中需使用銳線光源，測量譜線的峰值吸收l銳線光源需要滿足的條件：銳線光源需要滿足的條件： 1）光源的發(fā)射線與吸收線的）光源的發(fā)射線與吸收線的 0一致一致 2）發(fā)射線的）發(fā)射線的 1/2小于吸收線的小于吸收線的 1/2l提供銳線光源的方法：提供銳線光源的方法： 空心陰極燈空心陰極燈l（待測元素的純物質(zhì)作為光源的陰極）（待測元素的純物質(zhì)作為光源的陰極）第19頁/共94頁 采用銳線光源進(jìn)行測量，在輻射線寬度范圍內(nèi)，采用銳線光源進(jìn)行測量，在輻射線寬度范圍內(nèi)，K

6、可近似認(rèn)為不變，并近似等于峰值時的吸收系數(shù)可近似認(rèn)為不變，并近似等于峰值時的吸收系數(shù)K0002NabK根據(jù)經(jīng)典理論，可推導(dǎo)得到：根據(jù)經(jīng)典理論，可推導(dǎo)得到：第20頁/共94頁第21頁/共94頁KTEE0j0j0jeggNNBoltzmann方方程程gj、g0：激發(fā)態(tài)和基態(tài)的統(tǒng)計權(quán)重：激發(fā)態(tài)和基態(tài)的統(tǒng)計權(quán)重Ej：激發(fā)能：激發(fā)能T：絕對溫度：絕對溫度K：波爾茨曼常數(shù)（：波爾茨曼常數(shù)（1.3810-23 J/K）第22頁/共94頁共振線共振線nmgj/go激發(fā)能激發(fā)能eVNi/ NoT=2000KT=2500KT=3000KNa 589.022.1049.910-61.1410-45.8310-4Sr

7、 460.732.6904.9910-71.1310-69.0710-5Ca 422.732.9321.2210-73.6710-63.5510-5Mg 285.234.3463.3510-115.0210-91.5010-7Pb 283.334.3752.8310-114.5510-91.3410-7Zn 213.935.7966.2210-156.2210-125.5010-10第23頁/共94頁第24頁/共94頁lKteII0bKIIA00434. 0lg002NabKA = k N0 l N0 Nc（ N0：基態(tài)原子數(shù)，基態(tài)原子數(shù)，N：吸收輻射的吸收輻射的原子總數(shù)，原子總數(shù)，c 待待測

8、元素濃度），所以：測元素濃度），所以：A=lg(IO/I)=K c 峰值吸收系數(shù)：峰值吸收系數(shù)：當(dāng)使用銳線光源時，可用當(dāng)使用銳線光源時，可用K0代替代替Kv，則：則：lNabbKIIA0002434. 0434. 0lg第25頁/共94頁第二節(jié) 原子吸收分光光度計原子吸收分光光度計又叫原子吸收光譜儀。原子吸收分光光度計又叫原子吸收光譜儀。 火焰原子化火焰原子化 原子化方式原子化方式 非火焰原子化非火焰原子化 按入射光束按入射光束 單光束原子吸收分光光度計單光束原子吸收分光光度計 雙光束原子吸收分光光度計雙光束原子吸收分光光度計第26頁/共94頁第27頁/共94頁第28頁/共94頁第29頁/共9

9、4頁特點特點(1)采用銳線光源采用銳線光源(2)原子化系統(tǒng)原子化系統(tǒng)(3)單色器在原子單色器在原子化系統(tǒng)與檢測器化系統(tǒng)與檢測器之間之間第30頁/共94頁1. 作用作用 提供待測元素的特征光譜。獲得較高的靈敏度和準(zhǔn)確度。提供待測元素的特征光譜。獲得較高的靈敏度和準(zhǔn)確度。 光源應(yīng)滿足如下要求；光源應(yīng)滿足如下要求；（1）能發(fā)射待測元素的共振線；）能發(fā)射待測元素的共振線；（2）能發(fā)射銳線；）能發(fā)射銳線；（3）輻射光強(qiáng)度大，穩(wěn)定性好。）輻射光強(qiáng)度大，穩(wěn)定性好。l 常用的有空心陰極燈，無極放電燈等?？招年帢O燈發(fā)光常用的有空心陰極燈，無極放電燈等?？招年帢O燈發(fā)光強(qiáng)度大，輸出光譜穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，獲得

10、廣泛強(qiáng)度大，輸出光譜穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，獲得廣泛的應(yīng)用。的應(yīng)用。第31頁/共94頁空心陰極燈結(jié)構(gòu)空心陰極燈結(jié)構(gòu)：第32頁/共94頁第33頁/共94頁 施加適當(dāng)電壓時，電子將從空心陰極內(nèi)壁流向陽極施加適當(dāng)電壓時，電子將從空心陰極內(nèi)壁流向陽極; ; 與充入的惰性氣體碰撞而使之電離，產(chǎn)生正電荷，其與充入的惰性氣體碰撞而使之電離，產(chǎn)生正電荷，其在電場作用下，向陰極內(nèi)壁猛烈轟擊在電場作用下，向陰極內(nèi)壁猛烈轟擊; ; 使陰極表面的金屬原子濺射出來，濺射出來的金屬原使陰極表面的金屬原子濺射出來，濺射出來的金屬原子再與電子、惰性氣體原子及離子發(fā)生撞碰而被激發(fā)子再與電子、惰性氣體原子及離子發(fā)生撞碰而被激發(fā)

11、，于是陰極內(nèi)輝光中便出現(xiàn)了陰極物質(zhì)和內(nèi)充惰性氣，于是陰極內(nèi)輝光中便出現(xiàn)了陰極物質(zhì)和內(nèi)充惰性氣體的光譜。體的光譜。 優(yōu)缺點優(yōu)缺點：（1）輻射光強(qiáng)度大，穩(wěn)定，譜線窄，燈容易更換。）輻射光強(qiáng)度大，穩(wěn)定，譜線窄，燈容易更換。（2）每測一種元素需更換相應(yīng)的燈。）每測一種元素需更換相應(yīng)的燈。第34頁/共94頁第35頁/共94頁原子化器的作用：提供一定的能量，使試樣中的待測原子化器的作用：提供一定的能量，使試樣中的待測元素轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶓B(tài)原子蒸氣，并使其進(jìn)入光源的輻射光元素轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶓B(tài)原子蒸氣，并使其進(jìn)入光源的輻射光程。程。（氣態(tài)）基態(tài)原子氣態(tài)試樣XMMXMX)()()(第36頁/共94頁第37頁/共94頁第38頁

12、/共94頁火焰原子化法火焰原子化法非火焰原子化法非火焰原子化法 前者具有簡單，快速，對大多數(shù)元素有較前者具有簡單，快速，對大多數(shù)元素有較高的靈敏度和檢測限的優(yōu)點，因而至今使用仍高的靈敏度和檢測限的優(yōu)點，因而至今使用仍最廣泛。但近年來，無火焰原子化技術(shù)有了很最廣泛。但近年來，無火焰原子化技術(shù)有了很大改進(jìn)，它比火焰原子化技術(shù)具有較高的原子大改進(jìn)，它比火焰原子化技術(shù)具有較高的原子化效率、靈敏度和檢測限，因而發(fā)展很快化效率、靈敏度和檢測限，因而發(fā)展很快。第39頁/共94頁1.1.火焰原子化裝置火焰原子化裝置第40頁/共94頁第41頁/共94頁預(yù)混合型原子化器包括：霧化器、霧化室，燃燒器霧化器、霧化室，

13、燃燒器 第42頁/共94頁（1）霧化器）霧化器它的作用是將試液霧化它的作用是將試液霧化 對霧化器的要求：霧化效率高對霧化器的要求：霧化效率高(一般為一般為10%-12%)，霧滴細(xì)，噴霧穩(wěn)定。，霧滴細(xì)，噴霧穩(wěn)定。 當(dāng)助燃?xì)庖砸欢▔毫Ω咚購膰娮熘袊姵鰰r，毛細(xì)當(dāng)助燃?xì)庖砸欢▔毫Ω咚購膰娮熘袊姵鰰r，毛細(xì)管尖端產(chǎn)生負(fù)壓，將試液吸上來經(jīng)噴霧器形成霧珠，管尖端產(chǎn)生負(fù)壓，將試液吸上來經(jīng)噴霧器形成霧珠，較大的霧珠在撞擊球上撞成更小的霧珠，較小的霧珠較大的霧珠在撞擊球上撞成更小的霧珠，較小的霧珠在混合器中與助燃?xì)?、燃?xì)饣旌虾筮M(jìn)入燃燒器燃燒，在混合器中與助燃?xì)?、燃?xì)饣旌虾筮M(jìn)入燃燒器燃燒，大的霧珠冷凝后沿廢液管流出大

14、的霧珠冷凝后沿廢液管流出n 主要缺點：霧主要缺點：霧化效率低化效率低。第43頁/共94頁（2）霧化室）霧化室使較大霧粒沉降，凝聚從廢液口排出使較大霧粒沉降，凝聚從廢液口排出使霧粒與燃?xì)?、助燃?xì)饩鶆蚧旌闲纬蓺馊苣z，再使霧粒與燃?xì)?、助燃?xì)饩鶆蚧旌闲纬蓺馊苣z，再進(jìn)入火焰原子化區(qū)進(jìn)入火焰原子化區(qū)起緩沖穩(wěn)定混和氣壓的作用，以便使燃燒器產(chǎn)生起緩沖穩(wěn)定混和氣壓的作用，以便使燃燒器產(chǎn)生穩(wěn)定的火焰穩(wěn)定的火焰第44頁/共94頁第45頁/共94頁 火焰溫度的選擇火焰溫度的選擇： （a）保證待測元素充分離解為基態(tài)原子的前提下，盡量采保證待測元素充分離解為基態(tài)原子的前提下，盡量采用低溫火焰；用低溫火焰； （b）火焰溫度

15、越高，產(chǎn)生的熱激發(fā)態(tài)原子越多；火焰溫度越高，產(chǎn)生的熱激發(fā)態(tài)原子越多； （c）火焰溫度取決于燃?xì)馀c助燃?xì)忸愋?，常用空氣火焰溫度取決于燃?xì)馀c助燃?xì)忸愋?，常用空氣乙炔乙炔最高溫度最高溫?600K能測能測35種元素。種元素。第46頁/共94頁常見類型火焰及溫度常見類型火焰及溫度第47頁/共94頁第48頁/共94頁原子化過程分為原子化過程分為干燥干燥、灰化灰化（去除基體）、（去除基體）、原子化原子化、凈化凈化（去除殘渣）（去除殘渣） 四個階段四個階段，待測元素在，待測元素在高溫下生成基態(tài)原子高溫下生成基態(tài)原子。第49頁/共94頁第50頁/共94頁第51頁/共94頁石墨爐原子化器自動進(jìn)樣系統(tǒng)第52頁/共

16、94頁第53頁/共94頁第54頁/共94頁 1.1.作用作用 將待測元素的共振線與鄰近線分開。 2.2.組件組件 色散元件（棱鏡、光柵），凹凸鏡、狹縫等。 （四）、檢測系統(tǒng)（四）、檢測系統(tǒng)主要由檢測器、放大器、對數(shù)變換器、顯示記錄裝置組成。主要由檢測器、放大器、對數(shù)變換器、顯示記錄裝置組成。1.1.檢測器檢測器：將單色器分出的光信號轉(zhuǎn)變成電信號。：將單色器分出的光信號轉(zhuǎn)變成電信號。 如：光電池、光電倍增管、光敏晶體管等。如：光電池、光電倍增管、光敏晶體管等。 2. 2.放大器放大器：將光電倍增管輸出的較弱信號，經(jīng)電子線路進(jìn)：將光電倍增管輸出的較弱信號，經(jīng)電子線路進(jìn)一步放大。一步放大。 3. 3

17、.對數(shù)變換器對數(shù)變換器：光強(qiáng)度與吸光度之間的轉(zhuǎn)換。：光強(qiáng)度與吸光度之間的轉(zhuǎn)換。 4. 4.顯示、記錄顯示、記錄 新儀器配置：原子吸收計算機(jī)工作站新儀器配置：原子吸收計算機(jī)工作站第55頁/共94頁六、儀器的類型六、儀器的類型單光束與雙光束型原子吸收分光光度計單光束與雙光束型原子吸收分光光度計 第56頁/共94頁第三節(jié)第三節(jié) 實驗方法實驗方法第57頁/共94頁第58頁/共94頁第59頁/共94頁u 物理干擾物理干擾u 化學(xué)干擾化學(xué)干擾 u 電離干擾電離干擾u 光譜干擾光譜干擾 第60頁/共94頁n 在火焰原子化法中，試液的粘度、表面張力的在火焰原子化法中，試液的粘度、表面張力的變化和霧化氣壓的變化

18、，會影響進(jìn)樣速度和霧化變化和霧化氣壓的變化，會影響進(jìn)樣速度和霧化效率，從而影響吸光度。效率，從而影響吸光度。第61頁/共94頁第62頁/共94頁第63頁/共94頁第64頁/共94頁P(yáng)O43-高溫高溫第65頁/共94頁第66頁/共94頁第67頁/共94頁第68頁/共94頁第69頁/共94頁第70頁/共94頁第71頁/共94頁 火焰氣體的吸收?；鹧娉煞钟谢鹧鏆怏w的吸收?；鹧娉煞钟蠳2、OH、CO2、CN、C、H，它們都會出現(xiàn)分，它們都會出現(xiàn)分子吸收，但火焰點燃后，通過子吸收，但火焰點燃后，通過“調(diào)零調(diào)零”方法即能克服這些影響。方法即能克服這些影響。第72頁/共94頁I0I微粒散射與折射都是帶光微粒

19、散射與折射都是帶光譜，產(chǎn)生虛假吸收。譜，產(chǎn)生虛假吸收。 第73頁/共94頁第74頁/共94頁第75頁/共94頁第四節(jié)第四節(jié) 原子吸收光譜定量分析原子吸收光譜定量分析 一、定量分析方法一、定量分析方法 定量分析的基礎(chǔ)是朗伯比爾定律。定量分析的基礎(chǔ)是朗伯比爾定律。A=KC, 在在一定條件下，一定條件下，A與與C呈線形關(guān)系，可采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法呈線形關(guān)系，可采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法和標(biāo)準(zhǔn)加入法。和標(biāo)準(zhǔn)加入法。（一）標(biāo)準(zhǔn)曲線法（一）標(biāo)準(zhǔn)曲線法 配一系列基體相同的不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，以配一系列基體相同的不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，以空白溶液為參比，在選定的條件下測標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸空白溶液為參比，在選定的條件下測標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度。以光度。以A A為縱坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，c