原子吸收講義

原子吸收分光光度法

atomicabsorptionspectrophotometry原子吸收分光光度法(AAS)根據(jù)蒸氣中被測(cè)元素的基態(tài)原子對(duì)特征電磁輻射的吸收來(lái)測(cè)定試樣中該元素含量的方法。優(yōu)點(diǎn)：

準(zhǔn)確度高、靈敏度高、選擇性好、分析速度快、測(cè)量范圍廣。缺點(diǎn)：

主要用于單元素的定量分析；標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍窄，通常小于2個(gè)數(shù)量級(jí)一、原子吸收分光光度法的基本原理

原子由原子核及核外電子組成，電子繞核運(yùn)動(dòng)。原子的核外電子具有不同的能級(jí)，不同能級(jí)之間能量差不同。最外層電子在一般情況下，處于最低的能級(jí)狀態(tài)，整個(gè)原子也就處于最低的能級(jí)狀態(tài)—基態(tài)。處于基態(tài)的原子吸收外部能量，變成激發(fā)態(tài)。鈉的能級(jí)原子在基態(tài)與第一激發(fā)態(tài)之間的躍遷產(chǎn)生的譜線成為共振線。共振線是元素所有譜線中最靈敏的譜線，常用來(lái)作為元素分析線。由于各元素的原子結(jié)構(gòu)和外層電子排布不同，不同元素的原子從基態(tài)激發(fā)至第一激發(fā)態(tài)時(shí)，吸收的能量不同。原子吸收值與原子濃度的關(guān)系透過(guò)光強(qiáng)度服從Lambert定律，數(shù)學(xué)表達(dá)式為：當(dāng)一定強(qiáng)度的光給予許多處于基態(tài)的原子時(shí)，部分的光被原子吸收，原子密度決定吸收率。濃度C或當(dāng)強(qiáng)度Io的光照射到密度為C的原子蒸氣上，蒸氣的長(zhǎng)度是

l，光經(jīng)過(guò)原子蒸氣以后強(qiáng)度減弱為Iv。二、原子吸收分光光度計(jì)

島津原子吸收分光光度計(jì)AA-6800原子吸收分光光度計(jì)的主要部件1、光源

作用：發(fā)射被測(cè)元素基態(tài)原子所吸收的特征共振線，故稱為銳線光源（narrow-linesource）。光源的基本要求：發(fā)射輻射波長(zhǎng)的半寬度要明顯小于吸收線的半寬度，輻射強(qiáng)度大，穩(wěn)定性好，背景信號(hào)低，使用壽命長(zhǎng)等?？招年帢O燈

（hollowcathodelamp，HCL）

空心陰極燈發(fā)射的光譜主要是陰極元素的光譜，因此用不同的被測(cè)元素作陰極材料，可制成各種被測(cè)元素的空心陰極燈。缺點(diǎn)是測(cè)一種元素?fù)Q一個(gè)燈，使用不便。2、原子化器作用：提供能量，使試樣干燥，蒸發(fā)并轉(zhuǎn)化為所需的基態(tài)原子蒸氣。

被測(cè)元素由試樣轉(zhuǎn)入氣相，并轉(zhuǎn)化為基態(tài)原子的過(guò)程，稱為原子化過(guò)程。原子化的方法：火焰原子化法非火焰原子化法-石墨爐原子化法（GFA）-氫化物原子化法（HVG）-汞低溫原子化法（MVU）火焰原子化法

（flameatomization）

由化學(xué)火焰提供能量，使被測(cè)元素原子化。常用的是預(yù)混合型原子化器，它包括霧化器、霧化室和燃燒器三部分。霧化器的作用是將試液霧化，并使霧滴均勻化。霧滴越小，火焰中生成的基態(tài)原子就越多。霧化室的作用，一是使較大霧粒沉降，凝聚從廢液口排除；二是使霧粒與燃?xì)猓細(xì)饩鶆蚧旌闲纬蓺馊苣z，再進(jìn)入火焰原子化；三是起緩沖穩(wěn)定混合氣氣壓的作用，以便使燃燒氣產(chǎn)生穩(wěn)定的火焰。燃燒器的作用是產(chǎn)生火焰，使進(jìn)入火焰的試樣氣溶膠蒸發(fā)和原子化，常用的是單縫燃燒器。燃燒火焰由不同種類的氣體混合物產(chǎn)生，常用的有空氣－乙炔、氧化亞氮－乙炔火焰。另外還有空氣－氫、氬－氫火焰，但由于溫度低，化學(xué)干擾和基體干擾較大，實(shí)際工作中很少應(yīng)用?；鹧骖愋妥畲鬁囟葰?氫1577℃空氣-氫2045℃空氣-乙炔2300℃氧化亞氮-乙炔2955℃石墨爐原子化器

（graphitefurnaceatomizer）

其基本原理就是將樣品通過(guò)進(jìn)樣器注入石墨管中，并以石墨管作為電阻發(fā)熱體，通電后使電阻發(fā)熱體升溫，達(dá)到樣品原子化的目的。石墨爐原子化器由加熱電源、保護(hù)系統(tǒng)、石墨爐部分組成。

加熱電源提供大電流給石墨管兩端的石墨錐、石墨帽，并傳導(dǎo)給石墨管，使其產(chǎn)生高達(dá)3000℃的高溫，將置于管中的被測(cè)元素變?yōu)榛鶓B(tài)的原子蒸汽。保護(hù)系統(tǒng)分為氣體與冷卻水保護(hù)。氣體使用惰性氣體，保證石墨管在高溫的狀態(tài)下不會(huì)被氧化。冷卻水保證石墨爐在開(kāi)始第二次測(cè)試前可以迅速冷卻到室溫狀態(tài)。石墨爐原子化器原子化效率高，靈敏度優(yōu)于火焰原子化方法。石墨爐的加熱：干燥階段，管加熱到約100℃，樣品中的水完全蒸發(fā)?；一A段，管加熱到400℃~1000℃，有機(jī)物質(zhì)和其他共存物質(zhì)分解和蒸發(fā)。原子化階段，加熱到1400℃~3000℃，留在管中的金屬鹽類原子化。氫化物發(fā)生原子化器

（hydrogengenerationatomizer）

一定酸度下，用強(qiáng)還原劑KBH4或NaBH4將As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti元素還原成極易揮發(fā)與易受熱分解的氫化物。

載氣將這些氫化物送入石英管后，在低溫下即可進(jìn)行原子化檢測(cè)。特點(diǎn)：原子化溫度低，基體干擾和化學(xué)干擾小。冷蒸氣發(fā)生器原子化器

（coldatomatomizer）

低溫原子化方法（一般700～900゜C）；專門(mén)用于汞的測(cè)定酸性溶液中，SnCl2將無(wú)機(jī)汞化物還原為金屬汞，它在常溫常壓下易形成汞原子蒸氣。用載氣將汞蒸氣導(dǎo)入石英吸收管中進(jìn)行測(cè)定。

特點(diǎn)：常溫測(cè)量；靈敏度、準(zhǔn)確度較高（可達(dá)10-8g）作用：將所需的共振吸收線與鄰近干擾線分離。為了防止原子化時(shí)產(chǎn)生的輻射不加選擇地都進(jìn)入檢測(cè)器以及避免光電倍增管的疲勞，單色器通常配置在原子化器后。單色器中的關(guān)鍵部件是色散元件，現(xiàn)多用光柵。單色器主要由檢測(cè)器、放大器、對(duì)數(shù)變換器、顯示裝置所組成。檢測(cè)器的作用是將單色器分出的光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，常用光電倍增管。檢測(cè)系統(tǒng)三、測(cè)定方法測(cè)定條件的選擇分析線

通常選擇共振吸收線作為分析線。狹縫寬度目標(biāo)分析線附近若沒(méi)有其他光譜線，適當(dāng)增大狹縫寬可得到足夠的能量，有利于增加靈敏度，若目標(biāo)分析線附近有其較多他光譜線，狹縫太寬會(huì)使光譜儀分辨能力降低，靈敏度變差?？招年帢O燈的工作電流燈電流的大小接影響燈放電的穩(wěn)定性和銳線光的輸出強(qiáng)度，即燈的輻射強(qiáng)度。在一定的范圍內(nèi)增大燈電流可以提高輻射強(qiáng)度，以增強(qiáng)測(cè)定靈敏度。但燈電流過(guò)大會(huì)加快燈內(nèi)惰性氣體的消耗而縮短燈的使用壽命，并造成放電不正常，使燈輻射強(qiáng)度穩(wěn)定性降低。而如果燈電流過(guò)低，透過(guò)光就會(huì)太弱，需提高光電倍增管靈敏度的增益，此時(shí)會(huì)增加噪聲而造成信噪比嚴(yán)重下降。在實(shí)際工作中，應(yīng)在保證放電穩(wěn)定和足夠光強(qiáng)的條件下，盡量選用低的工作電流。原子化條件的選擇