原子吸收光譜法（儀器分析課件）

原子吸收分光譜法原子吸收光譜法基本原理01原子吸收分光譜法基本原理-1·基本原理目標(biāo)掌握原子吸收分光譜法特點(diǎn)01掌握原子吸收分光譜法基本原理02相關(guān)標(biāo)題文字一、概述

1．定義：基于被測元素基態(tài)原子在蒸氣狀態(tài)對其原子共振輻射吸收進(jìn)行元素定量分析的方法。原子吸收分光光度法分析流程原子吸收光譜法基本原理1234原理原理原理是基于由光源發(fā)射出的被測元素的特征輻射，當(dāng)通過試樣蒸氣時，被蒸氣中被測元素基態(tài)原子吸收，通過測量輻射的減弱程度，求得試樣中被測元素的含量。二、原理：原子吸收光譜,是指在蒸氣相中的基態(tài)原子吸收該元素特征幅射光線而產(chǎn)生的吸收光譜。在被原子化蒸氣中，待測元素的基態(tài)原子，吸收來自空心陰極燈發(fā)出的該元素特征輻射光，通過測定特征輻射被吸收的大小，來求出待測元素的含量。

原子吸收產(chǎn)生：原子外層電子在能級之間的躍遷。共振吸收線：原子外層電子從基態(tài)躍遷至第一激發(fā)態(tài)所產(chǎn)生的吸收譜線。共振發(fā)射線：原子外層電子從第一激發(fā)態(tài)直接躍遷至基態(tài)所輻射的譜線。共振線：共振發(fā)射線和共振吸收線都簡稱為共振線共振線：特征譜線，元素的靈敏線。

。三、共振線和吸收線相同點(diǎn)1）都是依據(jù)樣品對入射光的吸收進(jìn)行測量的。2）兩種方法都遵循朗伯-比耳定律。3）就設(shè)備而言，均由四大部分組成，即光源、單色器、吸收池（或原子化器）、檢測器。四、原子吸收分光光度法與紫外-可見吸收光譜法的比較不同點(diǎn)：1）吸收物質(zhì)的狀態(tài)不同。

紫外可見光譜：溶液中分子、離子，寬帶分子光譜，可以使用連續(xù)光源。

原子吸收光譜：基態(tài)原子蒸氣，窄帶原子光譜，必須使用銳線光源。2）單色器與吸收池的位置不同。

紫外可見：光源→單色器→比色皿。

原子吸收：光源→原子化器→單色器。原子吸收分光譜法原子吸收光譜法基本原理01原子吸收分光譜法基本原理-2·原子吸收分光光度法特點(diǎn)·譜帶變寬的因素目標(biāo)掌握原子吸收分光光度法特點(diǎn)01掌握原子吸收分光光度法譜帶變寬的因素02相關(guān)標(biāo)題文字原子吸收分光光度法分析流程一、原子吸收分光光度法特點(diǎn)：1.選擇性高，干擾少。共存元素對待測元素干擾少，一般不需分離共存元素。2.靈敏度高?；鹧嬖踊ǎ?0-9g/mL；石墨爐：10-13g/mL。3.測定的范圍廣。測定70多種元素。4.操作簡便、分析速度快。5.準(zhǔn)確度高?；鹧娣ㄕ`差<1%，石墨爐法3%-5％。原子吸收光譜法基本原理缺點(diǎn)1）難熔元素及非金屬元素難以測定；

2）一個元素需要一盞空心陰極燈；

3）不能同時進(jìn)行多元素分析。54%74%原子吸收光譜基本原理1234原理原理原理

原子的吸收光譜線具有一定寬度的原因有以下幾個：1．譜線的自然寬度：自然寬度（約在10-5nm數(shù)量級）。二、譜帶變寬的因素2．多普勒變寬（熱變寬）：由于多普勒效應(yīng)而導(dǎo)致的譜線變寬。其寬度約為10-3nm數(shù)量級。

3．壓力變寬：由于同類原子或與其它粒子（分子、原子、離子、電子等）相互碰撞而造成的吸收譜線變寬。其寬度也約為10-3nm數(shù)量級。

4)場致變寬：在外電場或磁場作用下，能引起能級的分裂，從而導(dǎo)致譜線變寬。5)自吸變寬：由自吸現(xiàn)象（共振線被燈內(nèi)同種基態(tài)原子所吸收）而引起的譜線變寬。主要影響因素：多普勒變寬和洛倫變寬的影響。原子吸收分光譜法原子吸收光計02原子吸收分光譜計-1·工作流程及組成目標(biāo)掌握原子吸收分光光度計的基本組成01掌握原子吸收分光光度計工作流程02相關(guān)標(biāo)題文字原子吸收分光光度法分析流程原子吸收分光光度計組成光源原子化系統(tǒng)分光系統(tǒng)檢測系統(tǒng)單光束分光光度計分類雙光束分光光度計可以削除光源不穩(wěn)定產(chǎn)生的測量誤差一、原子吸收分光光度計結(jié)構(gòu)（一）光源1.作用：發(fā)射被測元素的特征光譜。2.種類：空心陰極燈、無極放電燈、蒸氣放電燈。1)結(jié)構(gòu)陽極：鎢或鎳棒陰極：待測元素金屬內(nèi)充低壓惰性氣體3)特點(diǎn)：只有一個操作參數(shù)(燈電流)空心陰極燈（HCL）示意圖（一）光源——空心陰極燈工作原理：

當(dāng)燈的正負(fù)極加以400V電壓時，便開始輝光放電。這時電子離開陰極，在飛向陽極過程中，受到陽極加速，與惰性氣體原子碰撞，并使之電離。帶正電荷的惰性氣體從電場獲得動能，向陰極表面撞擊，只要能克服金屬表面的晶格能，就能將原子由晶格中濺射出來，從而產(chǎn)生陰極物質(zhì)的共振線。由于燈內(nèi)壓力很低，壓力變寬小，因而產(chǎn)生的共振線是銳線光源。二、原子化系統(tǒng)作用：將試樣轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的基態(tài)原子，并吸收光源發(fā)出的特征光譜。(一)火焰原子化法1.霧化器作用：將試液均勻霧化，除去較大的霧滴。去溶蒸發(fā)原子化燃燒頭霧化器霧化室試樣原子化技術(shù)1（二）原子化系統(tǒng)原子化系統(tǒng)的作用：是將試樣中的待測元素轉(zhuǎn)變?yōu)樵诱魵?。使試樣原子化的方法有：火焰原子化法和無火焰原子化法。

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極限的優(yōu)點(diǎn)，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、靈敏度和檢測極限，因而發(fā)展很快。2、火焰原子化法

火焰原子化系統(tǒng)是利用火焰的溫度和氣態(tài)使試樣原子化的裝置。如圖所示,主要的部分有：噴霧器、霧化室，燃燒器和火焰。

檢測系統(tǒng)原子吸收分光譜法原子吸收光計02原子吸收分光光度計-2·原子化器的組成及功能

——火焰原子化器目標(biāo)掌握原子吸收分光光度計原子化系統(tǒng)01掌握有火焰和無火焰的區(qū)別02相關(guān)標(biāo)題文字原子吸收分光光度法分析流程原子吸收分光光度計組成光源原子化系統(tǒng)分光系統(tǒng)檢測系統(tǒng)單光束分光光度計分類雙光束分光光度計可以削除光源不穩(wěn)定產(chǎn)生的測量誤差二、原子化系統(tǒng)作用：將試樣轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的基態(tài)原子，并吸收光源發(fā)出的特征光譜。（一）火焰原子化器：火焰原子化法是利用氣體燃燒形成的火焰來進(jìn)行原子化的?；鹧嫘偷脑踊到y(tǒng)我們把它叫做火焰原子化器。1．結(jié)構(gòu)：火焰原子化器的結(jié)構(gòu)如圖所示：a）噴霧器：將試樣溶液轉(zhuǎn)為霧狀。b）霧化室：內(nèi)裝撞擊球和擾流器（去除大霧滴并使氣溶膠均勻）。c）燃燒器：產(chǎn)生火焰并使試樣蒸發(fā)和原子化的裝置。

2．原子化過程：

MeX脫水MeX蒸發(fā)MeX分解（溶液）（固體微粒）氣態(tài)分子）Me＋X(基態(tài)原子)3．火焰：火焰的作用是將試液中的待測元素原子化。1）火焰的組成：空氣——乙炔火焰：溫度在2500K左右；N2O——乙炔火焰：溫度可達(dá)到3000K左右；空氣——?dú)錃饣鹧妫鹤罡邷囟?300K左右。2）火焰的類型：貪燃：燃?xì)廨^少，（燃助比小于化學(xué)計量，約為1比6），燃燒完全，溫度較高富燃焰：燃?xì)廨^多。燃燒不完全，溫度較低。但具有還原性?；瘜W(xué)計量焰：原子吸收分光譜法原子吸收光計02原子吸收分光光度計-3·原子化器組成及功能——非火焰法目標(biāo)掌握原子吸收分光光度計原子化系統(tǒng)01掌握有火焰和無火焰的區(qū)別02相關(guān)標(biāo)題文字原子吸收分光光度法分析流程原子吸收分光光度計組成光源原子化系統(tǒng)分光系統(tǒng)檢測系統(tǒng)單光束分光光度計分類雙光束分光光度計可以削除光源不穩(wěn)定產(chǎn)生的測量誤差二、原子化系統(tǒng)作用：將試樣轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的基態(tài)原子，并吸收光源發(fā)出的特征光譜。（二）非火焰原子化法：常用的非火焰原子化法主要有電熱高溫石墨管原子化法和化學(xué)原子化法。

1.石墨爐原子化器包括電源、保護(hù)系統(tǒng)和石墨管三部分。電源：10~25V，500A。用于產(chǎn)生高溫。保護(hù)系統(tǒng)：保護(hù)氣（Ar）分成兩路管外氣——防止空氣進(jìn)入，保護(hù)石墨管不被氧化、燒蝕。管內(nèi)氣——流經(jīng)石墨管兩端及加樣口，可排出空氣并驅(qū)除加熱初始階段樣品產(chǎn)生的蒸汽冷卻水——金屬爐體周圍通水，以保護(hù)爐體。石墨管：多采用石墨爐平臺技術(shù)。原子化過程可分為四個階段，即干燥、灰化、原子化和凈化。干燥：去除溶劑，防樣品濺射；灰化：使基體和有機(jī)物盡量揮發(fā)除去；

原子化：待測物化合物分解為基態(tài)原子，此時停止通Ar，延長原子停留時間，提高靈敏度；凈化：樣品測定完成，高溫去殘渣，凈化石墨管。2、火焰原子化法

火焰原子化系統(tǒng)是利用火焰的溫度和氣態(tài)使試樣原子化的裝置。如圖所示,主要的部分有：噴霧器、霧化室，燃燒器和火焰。

石墨爐原子化器與火焰原子化器比較有如下優(yōu)點(diǎn)：1）原子化效率高，可達(dá)到90%以上，而后者只有10%左右。2）絕對靈敏度高（可達(dá)到10-12～10-14），試樣用量少。適合于低含量及痕量組分的測定。3）溫度高，在惰性氣氛中進(jìn)行且有還原性C存在，有利于易形成難離解氧化物的元素的離解和原子化。2.化學(xué)原子化（低溫原子化）包括汞蒸汽原子化和氫化物原子化。1）汞蒸汽原子化（測汞儀）將試樣中汞的化合物以還原劑（如SnCl2）還原為汞蒸汽，并通過Ar或N2將其帶入吸收池進(jìn)行測定。

2）氫化物原子化特點(diǎn)：可將待測物從在一定酸度條件下，將試樣以還原劑（NaBH4）還原為元素的氣態(tài)氫化物，并通過Ar或N2將其帶入熱的石英管內(nèi)原子化并測定。原子吸收分光譜法原子吸收分光光度法應(yīng)用03原子吸收分光光度法應(yīng)用-1·原子吸收分光光度法定量分析目標(biāo)掌握原子吸收分光光度法標(biāo)準(zhǔn)曲線法01掌握原子吸收分光光度法標(biāo)準(zhǔn)加入法02相關(guān)標(biāo)題文字一．定量分析方法：（一）標(biāo)準(zhǔn)曲線法：配制一系列不同濃度的待測元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，在選定的條件下分別測定其吸光度，以測得的吸光度A為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)作圖，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線。(一）準(zhǔn)曲線法再在相同條件下測定試液的吸光度，由標(biāo)準(zhǔn)曲線上就可求得待測元素的濃度或含量。1．配制標(biāo)準(zhǔn)溶液時，應(yīng)盡量選用與試樣組成接近的標(biāo)準(zhǔn)樣品，并用相同的方法處理。如用純待測元素溶液作標(biāo)準(zhǔn)溶液時，為提高測定的準(zhǔn)確度。可放入定量的基體元素。2．應(yīng)盡量使得測定范圍在T=30～90%之間（即A=0.05～0.5），此時的測量誤差較小3．每次測定前必須用標(biāo)準(zhǔn)溶液檢查，并保持測定條件的穩(wěn)定。4．應(yīng)扣除空白值，為此可選用空白溶液調(diào)零。

2.標(biāo)準(zhǔn)加入法：取兩份體積相同的試樣溶液，設(shè)為A和B，在B中加入一定量的待測元素，然后分別將A和B稀釋到相同體積，再分別測定其吸光度。

設(shè)A中待測元素的濃度為Cx吸光度為Ax，B中的待測元素濃度為Cx+Co(Co為加入的標(biāo)準(zhǔn)樣品的濃度)，吸光度為A，則：

Ax=KCx A=K(Cx+Co)兩式相比得：

Cx=Co×Ax/(A－Ax)由此式就可得到待測元素的含量。

作圖的方法：取四份以上的體積相同的試液，從第二份開始，分別按比例加入不同量的待測元素，將這些溶液全部稀釋到相同體積，此時，各溶液中待測元素的濃度分別為：Cx，Cx+Co，Cx+2Co，Cx+3Co等。

測定各溶液的吸光度，并以吸光度對加入的待測元素的濃度（增量）作圖，得如下曲線：

將直線延長至與橫坐標(biāo)相交，交點(diǎn)與原點(diǎn)之間的距離所代表的濃度值就是試液中待測元素的濃度。注意事項：須線性良好；至少四個點(diǎn)；只消除基體效應(yīng)，不消除分子和背景吸收；斜率小時誤差大。原子吸收分光譜法原子吸收分光光度法應(yīng)用03原子吸收分光光度法應(yīng)用-2·原子吸收分光光度及測定條件的選擇目標(biāo)掌握原子吸收分光光度計測定調(diào)節(jié)的選擇01相關(guān)標(biāo)題文字1．分析線的選擇：一般選用共振線作分析線。2．燈電流：保正穩(wěn)定和適當(dāng)光強(qiáng)度輸出的條件