原子吸收分光光度法

原子吸收分光光度法3.1概述3.2原子吸收分光光度法基本原理3.3原子吸收分光光度计结构3.4定量分析方法及方法评价3.5最佳仪器条件的选择3.6原子吸收分光光度法中的干扰及抑制原子吸收分光光度法原子吸收光谱分析(AAS)：基于从光源辐射出待测元素的特征谱线，通过试样蒸气时被待测元素的基态原子吸收，由特征谱线被减弱的程度来测定试样中待测元素含量的方法。原子吸收分光光度分析是一种良好的定量分析方法,一般不用于定性。如果勉强应用于定性则是，根据待定元素是否出现特征光谱来定有或无（各元素的空心阴极灯就是能产生自身光谱的一种特殊光源）。概述1.选择性高，干扰少。共存元素对待测元素干扰少，一般不需分离共存元素。概述原子吸收分光光度法特点：2.灵敏度高。火焰原子化法：10-9g/mL；石墨炉：10-13g/mL。3.测定的范围广。测定70多种元素。4.操作简便、分析速度快。5.准确度高。火焰法误差1%，石墨炉法3%-5％。原子吸收分光光度法基本原理一、共振线和吸收线共振线：特征谱线，元素的灵敏线。1.共振吸收线：原子外层电子从基态跃迁至第一激发态所产生的吸收谱线。原子吸收产生：原子外层电子在能级之间的跃迁。2.共振发射线：原子外层电子从第一激发态直接跃迁至基态所辐射的谱线。3.共振线：共振发射线和共振吸收线都简称为共振线。3.2原子吸收分光光度法基本原理二、原子吸收分光光度法的定量基础1.吸收曲线轮廓吸收系数Kv随频率v的变化曲线。表征参数：1)中心频率v02)半宽度∆v3.2原子吸收分光光度法基本原理谱线变宽原因：1)自然宽度：没有外界影响时，谱线的固有宽度。2)多普勒变宽(热变宽)：由于原子在空间作无规则运动引起的谱线变宽。3)压力(碰撞)变宽：辐射原子与其他粒子相互作用而产生的谱线变宽。劳伦兹变宽：被测原子与其他粒子相互碰撞。赫尔兹马克变宽：同种原子之间相互碰撞。3.2原子吸收分光光度法基本原理4)场致变宽：在外电场或磁场作用下，能引起能级的分裂，从而导致谱线变宽。塞曼变宽：由于磁场的影响使谱线变宽。主要影响因素：多普勒变宽和压力变宽。5)自吸变宽：由自吸现象（共振线被灯内同种基态原子所吸收）而引起的谱线变宽。3.2原子吸收分光光度法基本原理2.原子吸收光谱的测量1）积分吸收在吸收曲线的轮廓内，对吸收系数的积分。2）峰值吸收吸收线中心频率处的峰值吸收系数。3.2原子吸收分光光度法基本原理峰值吸收代替积分吸收的必要条件：1）发射线的中心频率与吸收线的中心频率一致。2）发射线的半宽度远小于吸收线的半宽度(1/5~1/10)。发射线吸收线A=KN0b吸光度与待测元素吸收辐射的原子总数成正比。原子吸收定量公式:A=K’c()2.在原子吸收分光光度法中，可以通过峰值吸收的测量来确定待测原子的浓度。3.2原子吸收分光光度法基本原理()3.在原子吸收测定中，基态原子数不能代表待测元素的原子数。×()1.原子吸收光谱分析定量测定的理论基础是朗伯-比耳定律。()4.原子在激发或吸收过程中，由于受外界条件的影响可使原子谱线的宽度变宽。由于温度引起的变宽叫多普勒变宽，由磁场引起的变宽叫塞曼变宽。3.2原子吸收分光光度法基本原理()6.原子吸收光谱产生的原因是A.分子中电子能级的跃迁B.转动能级跃迁C.振动能级跃迁D.原子最外层电子跃迁D()7.在原子吸收分光光度法中，原子蒸汽对共振辐射的吸收程度与A.透射光强度I有线性关系B.基态原子数N0成正比C.激发态原子数Nj成正比D.被测物质Nj/N0成正比B()5.原子吸收谱线的宽度主要决定于A.自然变宽B.多普勒变宽和自然变宽C.多普勒变宽和压力变宽D.场致变宽C3.2原子吸收分光光度法基本原理()8.多普勒变宽产生的原因是A.被测元素的激发态原子与基态原子相互碰撞B.原子的无规则热运动C.被测元素的原子与其他粒子的碰撞D.外部电场的影响B()9.当特征辐射通过试样蒸汽时，被下列哪种粒子吸收？A.激发态原子B.离子C.分子D.基态原子D3.2原子吸收分光光度法基本原理()10.原子吸收光谱法对光源发射线半宽度的要求是A.大于吸收线的半宽度B.等于吸收线的半宽度C.吸收线的半宽度的1/2D.吸收线的半宽度的1/5D()11.影响谱线变宽的主要因素有A.原子的无规则热运动B.待测元素的原子受到强磁场或强电场的影响C.待测元素的激发态原子与基态原子相互碰撞D.待测元素的原子与其他离子相互碰撞AD3.2原子吸收分光光度法基本原理()12.采用峰值吸收代替积分吸收测量，必须满足A.发射线半宽度小于吸收线半宽度B.发射线的中心频率与吸收线的中心频率重合C.发射线半宽度大于吸收线半宽度D.发射线的中心频率小于吸收线的中心频率AB()13.吸收线的轮廓，用以下哪些参数来表征？A.波长B.谱线半宽度C.中心频率D.吸收系数BC3.3原子吸收分光光度计结构光源原子化系统分光系统检测系统单光束分光光度计分类双光束分光光度计可以削除光源不稳定产生的测量误差双光束是指从光源发出的光被切光器分成两束强度相等的光。一束为样品光束，通过火焰原子化蒸气，被基态原子部分吸收；另一束只作为参比光束，不通过原子化蒸气，其光强度不被减弱。二.原子吸收分光光度计的类型（一）单光束原子吸收分光光度计结构简单、价廉；但易受光源强度变化影响，灯预热时间长，分析速度慢。（二）双光束原子分光光度计一束光通过火焰，一束光不通过火焰，直接经单色器此类仪器可消除光源强度变化及检测器灵敏度变动影响、某些杂质干扰因素等影响。3.3原子吸收分光光度计结构一、光源1.作用：发射被测元素的特征光谱，是锐线光源。2.种类：空心阴极灯、蒸气放电灯、高频无极放电灯1)结构阳极：钨或镍棒阴极：待测元素金属内充低压惰性气体2)工作原理：辉光放电3)特点：只有一个操作参数(灯电流)5）原子吸收分光光度计中，为了测量的稳定性，空心阴极灯需要预热5～20分钟4)灯电流的选择原则：在保证放电稳定和有适当光强输出情况下，尽量选用低的工作电流。3.3原子吸收分光光度计结构二、原子化系统作用：将试样转化为气态的基态原子，并吸收光源发出的特征光谱。原子化温度是1800～3000℃。(一)火焰原子化法1.雾化器作用：将试液均匀雾化2.燃烧器燃烧器的作用是利用火焰的热能将待测样品汽化。对预混合室的要求是能使雾滴与燃气充分混合,“记忆”效应(前测组分对后测组分测定的影响)小、噪声低和废液排出快。燃烧器的种类有孔型和长缝型3.3原子吸收分光光度计结构3.火焰作用：使试样蒸发、干燥、解离（还原），产生大量基态原子。原则：保证待测元素充分离解为基态原子的前提下，尽量采用低温火焰。常用的种类：1）空气-乙炔火焰，2300K2）乙炔-氧化亚氮(笑气)火焰，3000K3）氧屏蔽空气-乙炔火焰2900K根据待测元素性质选择火焰类型。决定火焰的温度和还原特性的因素是燃气和助燃气的种类与流量。3.3原子吸收分光光度计结构火焰燃气与助燃气比例(空气-乙炔)：1）贫燃火焰：助燃气量大，火焰温度低，氧化性较强，适用于碱金属元素测定。2）化学计量火焰：燃助比与化学计量比(1:4)相近，火焰温度高，干扰少，稳定，常用。3）富燃火焰：燃料气量大，火焰温度稍低，还原性较强，测定较易形成难熔氧化物的元素Mo、Cr、稀土等。3.3原子吸收分光光度计结构()3.原子化器的作用是将试样中的待测元素转化为基态原子蒸气。()1.原子吸收分光光度计中单色器在原子化系统之前。×()2.原子吸收分光光度法中，光源的作用是产生180~375nm的连续光谱。×()4.原子吸收光谱仪和751型分光光度计一样，都是以氢弧灯作为光源的。×()5.贫燃性火焰是指燃烧气流量大于化学计量时形成的火焰。×3.3原子吸收分光光度计结构()7.在原子分光光度计中，广泛采用的光源是A.无极放电灯B.空心阴极灯C.氢灯D.钨灯B()8.原子吸收分光光度法中，光源的作用是A.发射很强的连续光谱B.发射待测元素基态原子所吸收的特征共振辐射C.产生足够强度的散射光D.提供试样蒸发和激发所需的能量B()6.灯电流的选择原则：在保证放电稳定和有适当光强输出情况下，尽量选用低的工作电流。3.3原子吸收分光光度计结构()9.双光束与单光束原子吸收分光光度计比较，前者突出的优点是A.灵敏度高B.可以消除背景的影响C.便于采用最大的狭缝宽度D.可以抵消因光源的变化而产生的误差D()10.空心阴极灯的主要操作参数是A.灯电流B.灯电压C.预热时间D.内充气体压力A3.3原子吸收分光光度计结构()11.空心阴极灯的构造是A.待测元素作阴极，铂丝作阳极，内充低压惰性气体B.待测元素作阳极，钨棒作阴极，内充氧气C.待测元素作阳极，铂网作阴极，内充惰性气体D.待测元素作阴极，钨棒作阳极，内充低压惰性气体D()12.使用原子吸收光谱法分析时，下述火焰温度最低的是A.煤气-空气B.氢气-氧气C.乙炔-空气D.乙炔-氧化亚氮A3.3原子吸收分光光度计结构()13.在原子吸收分析中,下列哪种火焰组成的温度最高？A.空气-乙炔B.空气-煤气C.笑气-乙炔D.氧气-氢气C()14.选择不同的火焰类型主要是根据A.分析线波长B.灯电流大小C.狭缝宽度D.待测元素性质D()15.富燃焰是助燃比_____化学计量的火焰。A.大于B.小于C.等于B3.3原子吸收分光光度计结构()16.下述可用做原子吸收光谱测定的光源有A.空心阴极灯B.氢灯C.钨灯D.无极放电灯AD3.3原子吸收分光光度计结构1.干燥(二)石墨炉原子化法目的：蒸发除去溶剂。温度：稍高于溶剂的沸点。2.灰化目的：除去易挥发的基体和有机物，减少分子吸收。温度：在保证被测元素不损失的前提下，尽量选择较高的灰化温度以减少灰化时间。3.3原子吸收分光光度计结构3.原子化目的：使待测元素成为基态原子。温度：1800~3000℃。4.净化目的：高温除去管内残渣。操作：停止载气，以延长基态原子在石墨管中的停留时间，提高分析的灵敏度。3.3原子吸收分光光度计结构1.应用：测定As、Sb、Bi、Ge、Sn、Pb、Se、Te等元素。(三)氢化物原子化法2.原理：在酸性介质中，与强还原剂NaBH4(KBH4)反应生成易解离的气态氢化物，送入原子化器中检测。3.特点：原子化温度低、灵敏度高，避免基体干扰。AsCl3+4NaBH4+HCl+8H2O=AsH3+4NaCl+4HBO2+13H23.3原子吸收分光光度计结构(四)原子化法特点1.火焰原子化法2.石墨炉原子化法1)精密度高1)精密度低3)不能直接分析固体试样3)可分析固体试样2)灵敏度高，原子化效率可达90%。2)灵敏度低，原子化效率一般为10%。5)重现性好。5)重现性差。6)装置简单、快速。6)装置复杂、速度慢。4)基体干扰小，化学干扰大。4)基体干扰大,化学干扰小。3.3原子吸收分光光度计结构三、分光系统四、检测系统检测器、放大器、对数变换器、读数显示装置。色散元件(光栅)、反光镜、狭缝棱镜、光栅(最常用)作用：将待测元素的共振线与邻近线分开。检测器的作用是将光栅分出的光信号转成电信号。3.3原子吸收分光光度计结构()3.在原子化阶段时，常将管内氩气暂停，以提高分析的灵敏度。()1.火焰原子化法的原子化效率只有10%左右。()2.石墨炉原子法中，选择灰化温度的原则是：在保证被测元素不损失的前提下，尽量选择较高的灰化温度以减少灰化时间。()4.在原子吸收分析中，测定元素的灵敏度很大程度取决于A.空心阴极灯B.原子化系统C.分光系统D.检测系统B3.3原子吸收分光光度计结构()5.AAS选择性好，是因为A.原子化效率高B.光源发出的特征辐射只能被特定的基态原子所吸收C.检测器灵敏度高D.原子蒸汽中基态原子数不受温度的影响B()6.石墨炉原子吸收法与火焰法相比，优点是A.灵敏度高B.重现性好C.分析速度快D.背景吸收小A3.3原子吸收分光光度计