原子吸收實(shí)驗(yàn)一

原子吸收實(shí)驗(yàn)一2023/4/191第1頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

一目的要求．

1、學(xué)習(xí)原子吸收光譜法的基本原理；

2、掌握原子吸收分光光度計(jì)的結(jié)構(gòu)、性能及操作方法3.掌握原子吸收分光光度法測定的最佳實(shí)驗(yàn)條件的選擇方法4、了解實(shí)驗(yàn)條件對測定的靈敏度、準(zhǔn)確度和干擾情況的影響2023/4/192第2頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

二、原理:從光源發(fā)出的特征輻射，通過原子蒸汽時，被待測元素的基態(tài)原子所吸收，由輻射的吸收程度來測定待測元素的含量。2023/4/193第3頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五定量分析依據(jù)

物質(zhì)產(chǎn)生的原子蒸氣中，待測元素的基態(tài)原子對光源特征輻射譜線的吸收符合朗伯-比爾定律基態(tài)原子對光的吸收圖

式中I0和Iv分別表示入射光和透射光的強(qiáng)度；No為單位體積基態(tài)原子數(shù),L為光程長度，K為與實(shí)驗(yàn)條件有關(guān)的常數(shù)。2023/4/194第4頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

上式表示吸光度與蒸氣中基態(tài)原子數(shù)呈線性關(guān)系。實(shí)際工作中．要求測定的是試樣中待測元素的濃度C，在確定的實(shí)驗(yàn)條件下，試樣中待測元素的濃度與蒸氣中原子總數(shù)有確定的關(guān)系，

N=aＣ（2）a為比例常數(shù)．將式(2)代入式(1)得：

A=KＣL（３）這就是原子吸收光譜法中的基本公式，它表示在確定實(shí)驗(yàn)條件下，吸光度與試樣中待測元素濃度呈線性關(guān)系。

2023/4/195第5頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五三原子吸收主要分析特點(diǎn)特點(diǎn)：檢出限低準(zhǔn)確度高選擇性高（一般情況下共存元素不干擾）應(yīng)用廣（可測定70多種元素）局限性：難熔元素、非金屬元素測定困難、不能同時多元素測定2023/4/196第6頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

四原子吸收分光光度計(jì)儀器結(jié)構(gòu)由四部分組成：１.光源２．原子化器３.分光系統(tǒng)４．檢測系統(tǒng).2023/4/197第7頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

原子吸收分光光度計(jì)示意圖光源原子化系統(tǒng)分光系統(tǒng)檢測顯示系統(tǒng)空心陰極燈反射鏡旋轉(zhuǎn)斬光器廢液光束反射鏡半反射鏡狹縫反射鏡吸光度空氣光柵原子吸收光譜儀主要部件8第8頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五(1).光源-空心陰極燈

作用:發(fā)射待測元素的特征光譜

組成:陰極陽極內(nèi)充惰性氣體（氖氣）2023/4/199第9頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五(2).原子化器

作用：使樣品原子化并將原子蒸汽送入光路

噴霧器膨脹室燃燒器2023/4/1910第10頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

(3).分光系統(tǒng)

作用:從光源發(fā)出的光譜輻射中分離出特征譜線

組成:光柵反射鏡狹縫

2023/4/1911第11頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

（4）.檢測系統(tǒng)

作用:１.進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換.２.信號放大、處理和顯示.

組成:1.光電轉(zhuǎn)換元件-光電倍增管.2.信號放大電路,信號運(yùn)算和讀出裝置(計(jì)算機(jī))

2023/4/1912第12頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

五.最佳測定條件的選擇在原子吸收分析中，測定條件的選擇，對測定的靈敏度、準(zhǔn)確度和干擾情況均有很大的影響。（1）分析波長

通常選取共振線作分析波長，但為了消除干擾，可選擇靈敏度較低的譜線，例如，測定Pb靈敏線為210。0nm，為了避免分子吸收，可選用次靈敏線283.3

nm

（2）燈電流的大小對測定的影響及選擇的標(biāo)準(zhǔn)空心陰極燈的發(fā)射強(qiáng)度與燈電流的關(guān)系

I=ain

a-常數(shù)

n-與陰極材料和沖入的惰性氣體有關(guān)的指數(shù)

i-燈電流

2023/4/1913第13頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五由公式可知:燈電流增大，發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)，儀器的信噪比變好，但過大的燈電流會導(dǎo)致陰極表面濺射增加，陰極周圍產(chǎn)生較大的原子蒸汽，引起自吸，譜線的多譜勒變寬增加，使測定的靈敏度降低，燈的使用壽命變短，低熔點(diǎn)的金屬還會造成熔化（NaKCs).燈電流減小，從理論上講譜線的多譜勒變寬減小，譜線的單色性好，靈敏度提高，但過小的燈電流會造成空心陰極燈發(fā)光太弱，發(fā)光不穩(wěn)，儀器的信噪比變差，讀數(shù)不穩(wěn)，2023/4/1914第14頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五因此需要選擇既能夠保證空心陰極燈有一定的發(fā)光強(qiáng)度，又有較高的測定靈敏度的燈電流。選擇的原則：測定靈敏度高，精密度好的燈電流。(RSD%<1)（3）.狹縫寬度對測定的影響及選擇的原則

S=Wdλ/dLS－光譜通帶（通過單色器出射狹縫的光的波長范圍）W－狹縫寬度dλ/dL－導(dǎo)數(shù)線色散率，對于固定的儀器dλ/dL是一個定值。因此光譜通帶正比于狹縫寬度.通過調(diào)整狹縫寬度可以獲得一定的光譜通帶。2023/4/1915第15頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

光譜帶寬:影響光譜的分辨率2023/4/1916第16頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

狹縫變寬時，光譜通帶增大，能增大進(jìn)入檢測器的光量，有利于提高信噪比和測定的穩(wěn)定性。但光譜分辨率降低,

在共振線附近有其它的非吸收線發(fā)射或背景發(fā)射時，將使測定的靈敏度降低，工作曲線的線性范圍變窄。2023/4/1917第17頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

狹縫變小時，光譜通帶變窄，光譜分辨率提高,但太小的狹縫會造成進(jìn)入檢測器的光通量減小，信噪比變差，不利于測定。狹縫寬度的選擇應(yīng)以在共振線波長處，得到高的檢測靈敏度，校正曲線范圍寬，滿意的信噪比為目的。選擇原則：選擇不至于引起靈敏度明顯降低的最大狹縫寬度。2023/4/1918第18頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

（4）燃燒器高度和燃?xì)饬髁康倪x擇火焰燃燒分為四個區(qū)：預(yù)熱層，第一反應(yīng)層，中間層，第二反應(yīng)層預(yù)熱層第一反應(yīng)層中間層第二反應(yīng)層預(yù)熱層作用：使試樣溶液蒸發(fā)脫水第一反應(yīng)層作用：干燥的試樣固體微粒在該區(qū)熔化和蒸發(fā)中間層作用：產(chǎn)生自由原子蒸汽，火焰溫度和火焰組成均勻，有利于氧化物分解為自由原子，原子蒸汽濃度最高，是光譜分析的重要區(qū)域。2023/4/1919第19頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

選擇燃燒器高度的目的：讓空心陰極燈發(fā)出的光通過原子蒸汽濃度最大的區(qū)域燃?xì)饬髁亢突鹧嫒紵隣顟B(tài)的關(guān)系:火焰燃燒狀態(tài)隨燃?xì)饬髁亢椭細(xì)饬髁勘鹊淖兓兓?，通常分為三種火焰：貧燃性火焰，化學(xué)計(jì)量性火焰，富燃性火焰2023/4/1920第20頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

貧燃性火焰，成氧化性氣氛，化學(xué)計(jì)量性火焰成中性,富然性火焰還原性,而不同的火焰溫度也不同.選擇燃?xì)饬髁康哪康模菏钦页鲞m合該元素測定的最佳火焰被測元素在火焰中一般以氧化物的形式存在,不同元素的氧化物適合不同的火焰,火焰溫度高,有利于難揮發(fā)化合物的完全蒸發(fā)和解離,但對于一些容易電離的元素,高溫能增加自由態(tài)原子的電離,使基態(tài)原子數(shù)目減少,降低靈敏度。2023/4/1921第21頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五從所畫的曲線中選擇曲線高,但最高點(diǎn)兩邊變化較小的曲線最高點(diǎn)所對應(yīng)的流量和該曲線所對應(yīng)的高度AVH1H2H3H4H5VX2023/4/1922第22頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

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.六、主要儀器和試劑原子吸收分光光度計(jì)TAS-990型（北京譜析）；

鎂空心陰極燈空氣壓縮機(jī)；乙炔鋼瓶鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液0.４?g/ml；2023/4/1923第23頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

七:實(shí)驗(yàn)步驟1.安裝鎂空心陰極燈,按照儀器操作規(guī)程使儀器處于工作狀態(tài),調(diào)整儀器時儀器參數(shù)如下:燈電流２mA乙炔流量1700ml/min空氣流量固定光譜帶寬0.4nm分析波長285.2nm原子化器高度8mm燈電流:在初步固定的實(shí)驗(yàn)條件下,吸噴蒸餾水調(diào)零，測定0.4μg/mL鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度數(shù)值，重復(fù)測定3次,改變燈電流每次1mA,測定并記錄對應(yīng)燈電流下0.4μg/mL鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度數(shù)值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。

2023/4/1924第24頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

狹縫寬度：在選定的燈電流下，改變狹縫寬度，測定并記錄對應(yīng)狹縫寬度下0.4μg/mL鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度數(shù)值。燃?xì)饬髁亢驮踊鞲叨龋汗潭ㄒ陨线x擇的條件，改變?nèi)細(xì)饬髁?，在每一個燃?xì)饬髁肯拢凑?mm的間隔，改變原子化器高度，記錄每一個高度下0.4μg/mL鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度數(shù)值。2023/4/1925第25頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

6mm8mm10mm12mm14mm1500mL/min1700mL/min1900mL/min2100mL/min2300mL/minVAH

2023/4/1926第26頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五九數(shù)據(jù)處理1.以燈電流對吸光度作圖，在滿足RSD≤1時，選擇最大的燈電流。2.以光譜帶寬對吸光度作圖，選擇不至于引起靈敏度明顯降低的最大光譜帶寬（相對誤差5%）。3.每一個燃燒器高度下燃?xì)饬髁繉ξ舛茸鲌D如下圖從所畫的曲線中選擇曲線高,但最高點(diǎn)兩邊變化較小的曲線，最高點(diǎn)所對應(yīng)的流量和該曲線所對應(yīng)的高度AVH1H2H3H4H5VX2023/4/1927第27頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

八注意事項(xiàng):最佳是指該元素在該該儀器上的最佳條件,儀器和元素變了,條件即不再成立.

點(diǎn)火時:一定要先開助燃?xì)?后開燃?xì)?關(guān)閉火焰時先關(guān)燃?xì)?后關(guān)助燃?xì)?在進(jìn)行最佳條件選擇實(shí)驗(yàn)時，每改變一個條件，都必須重復(fù)調(diào)零等步驟，在進(jìn)行燈電流和狹縫寬度的調(diào)節(jié)時，必須重復(fù)能量的調(diào)節(jié)。2023/4/1928第28頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五實(shí)驗(yàn)要求：1.實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真預(yù)習(xí)，寫出實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告.對無預(yù)習(xí)報(bào)告的同學(xué)，指導(dǎo)教師有權(quán)終止其實(shí)驗(yàn)(不補(bǔ)做)。2.遵守實(shí)驗(yàn)課堂紀(jì)律,按指定時間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)課遲到，該實(shí)驗(yàn)成績降一級；遲到10分鐘以上者,該實(shí)驗(yàn)成績以不及格處理。無故曠課者，實(shí)驗(yàn)總成績不及格(要重修)。3.實(shí)驗(yàn)過程中，積極動手，認(rèn)真觀察和記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，積極動腦分析異?，F(xiàn)象產(chǎn)生的原因。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)束，所用儀器、實(shí)驗(yàn)用品復(fù)位,整理實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生和實(shí)驗(yàn)數(shù)