原子吸收分光光度法

1、關于原子吸收分光光度法2022/8/21第一張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/21原子吸收光譜法（AAS）：化合物在加熱到足夠高的溫度時可解離成為氣態(tài)原子，氣態(tài)原子在外界作用下，能夠對特征譜線吸收而形成銳線光譜，測量原子對特征譜線吸收程度可以推斷試樣元素組成和含量的方法AAS。ATTENTION：必須是氣態(tài)的基態(tài)原子；必須是特征譜線應用對象：無機和有機樣品中金屬或非金屬的測量第二張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/21AAS特點：(1)靈敏度高，10-610-13 g/ml；(2)精密度高RSD為1%3%；(3)選擇性高，一般情況下共存元素不干擾測量；

2、(4)分析速度快；(5)應用廣，可測定70多種元素（主要是金屬）；1）元素分析：鋼鐵、合金和高純金屬中多種痕量元素的分析現在多用原子吸收法。原子吸收在食品分析中越來越廣泛，食品和飲料中的20多種元素已有滿意的原子吸收分析第三張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/21方法。生化和臨床樣品中必需元素和有害元素的分析現已采用原子吸收法。有關石油產品、陶瓷、農業(yè)樣品、藥物和涂料中金屬元素的原子吸收分析的文獻報道近些年來越來越多。水體和大氣等環(huán)境樣品的微量金屬元素分析已成為原子吸收分析的重要領域之一。利用間接原子吸收法尚可測定某些非金屬元素。2）有機物分析：利用間接法可以測定多種有機物

3、。8-羥基喹啉(Cu)、醇類(Cr)、醛類(Ag)、酯類(Fe)、酚類(Fe)、聯(lián)乙酰(Ni)、酞酸(Cu)、脂肪胺(co)、氨基酸(Cu)、維生第四張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/21素C(Ni)、氨茴酸(Co)、雷米封(Cu)、甲酸奎寧(Zn)、有機酸酐(Fe)、苯甲基青霉素(Cu)、葡萄糖(Ca)、環(huán)氧化物水解酶(PbO、含鹵素的有機化合物(Ag)等多種有機物，均通過與相應的金屬元素之間的化學計量反應而間接測定。3）金屬化學形態(tài)分析：通過氣相色譜和液體色譜分離然后以原子吸收光譜加以測定，可以分析同種金屬元素的不同有機化合物。例如汽油中5種烷基鉛，大氣中的5種烷基鉛

4、、烷基硒、烷基胂、烷基錫，水體中的烷基胂、烷基鉛、烷基揭、烷基汞、有機鉻，生物中的烷基鉛、烷基汞、有第五張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/21有機鋅、有機銅等多種金屬有機化合物，均可通過不同類型的光譜原子吸收聯(lián)用方式加以鑒別和測定 局限性：工作曲線的線性范圍窄，一般為一個數量級；難熔元素、非金屬元素測定困難；不能同時測多個元素、不同元素需要不同光源的燈，使用不方便。第六張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/21 AAS UV-vis起源： 原子外層價電子能級躍遷 分子外層價電子能級躍遷適用： 主要金屬元素 具n-*躍遷有機化合物 具-*躍遷有機化合物吸收

5、物質狀態(tài)： 氣態(tài)原子 溶液中的分子 吸收光譜形狀： 銳線吸收光譜 帶狀吸收光譜定量分析原理： 朗伯-比爾吸收定律原子最外層電子在一般情況下,處于最低的能級,整個原子也處于最低能級狀態(tài),即基態(tài)。原子光譜是由原子外層價電子在不同能級間躍遷而產生的。原子吸收與紫外吸收區(qū)別與聯(lián)系第七張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/21一、原子量子能級和能級圖原子的能級通常用光譜項符號表示：n-主量子數（電子層,取值為1,2,3）；L-總角量子數(軌道形狀，取值為0,1,2,3;對應符號為S,P,D,F）；S-總自旋量子數（價電子自旋量子數矢量和，取值為0,1/2,1,3/2,2）；J-內量子數

6、（由L和S組和得到，取值為L+S,L+S-1, L+S-2,L-S,LS有2S+1值，LS有2L+1值）第八張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/21例如： Na電子排布式1S22S22P63S1價電子光譜項若價電子由3S3P此時Na激發(fā)態(tài)價電子光譜項為說明鈉原子基態(tài)電子受到激發(fā)時有兩種躍遷，產生鈉雙線，588.996nm和589.593nm。原子所有可能存在能級狀態(tài)及能級躍遷用圖解表示即得到原子量子能級圖（圖13-1）第九張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/21一條譜線用兩個光譜項符號來表示 3S3PNa 588.996 nm (32S1/2 32P3/

7、2 )Na 589.593nm (32S1/2 32P1/2 )第十張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/21原子吸收是原子由一種能量狀態(tài)向另一種能量狀態(tài)躍遷的結果。當處于基態(tài)的原子用不同頻率光照射時,基態(tài)原子就會選擇性地吸收而躍遷到不同的激發(fā)態(tài)，從而形成原子吸收光譜。 吸收光譜的特征頻率取決于躍遷前后兩能級的能級差E，只有E=hL，外層電子才能吸收這種光產生能級躍遷,同時伴隨著原子吸收光譜產生。 原子結構不同，核外電子排布不同，E不同,原子吸收光譜也不同，所以原子吸收光譜具有特征性。例如：Cu吸收324.8nm,Fe吸248.3nm,Pb吸收216.7nm.第十一張，PPT

8、共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/21氣態(tài)原子在基態(tài)與第一激發(fā)態(tài)之間躍遷產生的譜線稱為共振線。共振線包括共振吸收線和共振發(fā)射線。在原子吸收光譜分析法中則采用的是共振吸收線。共振吸收線是元素最強的譜線，因為從基態(tài)到第一激發(fā)態(tài)躍遷最容易發(fā)生，用該吸收線作為分析線靈敏度最高。在原子吸收光譜分析法中常用元素的分析線（共振線）作為定量分析的主要參數。二、原子在各能級的分布正常情況下原子應以基態(tài)形式存在，即使在原子化過程中，第十二張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/21也只有極少數原子以較高能態(tài)存在。在熱平衡時，處于基態(tài)和激發(fā)態(tài)的原子數目取決于該能態(tài)的能量和體系的溫度，遵循

9、波爾茲曼分布。上式中gj和gO分別為激發(fā)態(tài)和基態(tài)的統(tǒng)計權重，K玻爾茲曼常數（1.3810-23）。若激發(fā)態(tài)原子數Nj與基態(tài)原子數No之比較小（ S212A2 4 6 8 10C0.10.20.30.40.5S = K第五十一張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/21AAS 金 Au儀器操作條件波長242.8 nm光譜通帶0.4 nm燈電流2 mA燃燒器高度6 mm空氣壓力0.8 MPa乙炔壓力0.09 MPa空氣流量6.5 L/min乙炔流量1.0 L/min火焰類型氧化性蘭色焰標準溶液的配置與儲存(略)靈敏度吸收.075 g/mL標準系列與線性范圍標準系列15 g/mL 2

10、HCl線性范圍5g/mL其它分析線波長(nm)光譜通帶(nm)靈敏度242.80.4nm1.0267.60.4nm1.8312.30.4nm900274.80.4nm1100第五十二張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/212）石墨爐原子吸收法(絕對靈敏度)：產生1%吸收時的質量S1%: 1%吸收絕對靈敏度.C: 試液的濃度.A: 吸光度.V: 進樣體積.元素稀釋劑波長(nm)通帶(nm)原子化方式最佳灰化溫度 0C最佳原子化溫度0C靈敏度pg/1%石墨管Au0.2%HCl242.80.7常規(guī)600270014未涂層最大功率600200017常規(guī)600210011熱解涂層最大

11、功率600160011第五十三張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/21（二）檢出限以適當置信度檢出的待測元素的最小濃度或最小量IUPAC定義可測量的最小分析信號近乎空白樣品多次測定值的平均值與置信度有關的系數標準偏差第五十四張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/21S0: 近乎空白樣品多次測定值的標準偏差置信度水平為99.86時，k = 3S 為靈敏度檢出限第五十五張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/21 火焰原子吸收法A = KC3s0 = KD 石墨爐原子吸收法g 或 g第五十六張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8

12、/21四、 定量分析（一）工作曲線法包括：標準工作曲線法、標準加入工作曲線法工作曲線：測定上下限、靈敏度、檢測限、線性范圍 標準工作曲線法ACsAxCxACs-Cs=Cx標準加入工作曲線法最佳的吸光度范圍：0.1-0.6第五十七張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/21一定濃度的M標準溶液第五十八張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/21例題：水樣中Co的測定如下：各取10ml未知液注入5個50ml容量瓶中，再加不同量的6.23g/mlCo標準液于容量瓶中，最后加水稀釋至刻度。計算Co試樣未知液/ml標準液/ml吸光度空白0.00.00.042A10.00.

13、00.201B10.010.00.292C10.020.00.378D10.030.00.467E10.040.00.554第五十九張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/21解：先對吸光度校正（減去空白液吸光度），再以各溶液中所加入標準Co的濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標作圖，外延至縱坐標為零處試樣標準液濃度g/ml校正吸光度A0.00.159B1.2460.250C2.4920.336D3.7380.425E4.9840.512第六十張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/21由圖知與橫坐標相交點到原點的數值為0.1602/0.0707=2.266g/ml，原

14、水樣中Co的濃度為11.33 g/ml第六十一張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/21標準加入法（單點計算法）直接加入，沒有定容測定: 定容后測定: 聯(lián)立方程式： 聯(lián)立方程式： 求解： 求解： 第六十二張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/2110g蜂蜜浸泡過夜30 mL HNO3-HClO4加熱至溶液變清并冒白煙溶液去離子水定容50 mL測試液例：蜂蜜中銅、鋅、鐵、錳的測定10 mL10 mL10 mLCS1CS2CS3第六十三張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/21（二）內標法（不受測量條件限制，用雙光束儀器）若試樣中待測元素為m，

15、另選試液中不存在的n元素作為內標元素，將已知準確濃度內標n元素，以相同體積依次加入到待測m元素不同濃度的標準系列液和待測液中，然后在相同條件下，分別測量每種溶液中待測元素m和內標元素n吸光度的比值（Am/An），繪制（Am/An）Cm內標曲線，由待測試液測出(Am)x/An比值，從曲線上查找待測試樣中m的含量。CmCx(Am)x/AnO第六十四張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/21M未知樣品溶液一定濃度的N溶液M標準系列溶液一定濃度的N溶液第六十五張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/21例：用AAS法測銻，用鉛作內標，取5.00mL未知銻溶液，加入2.

16、0mL 4.13g/mL 鉛標準溶液并稀釋至10.0mL，測得A銻/A鉛=0.808。另取相同濃度的銻和鉛標準溶液，測得A銻/A鉛=1.31，計算未知液中銻的質量濃度？解：設未知液中銻濃度為Cx，由于Asb=KsbCsb， Apb=KpbCpb，則Ksb/Kpb=1.31，對未知混合溶液則有Asb/Apb=（KsbCx/10）/（Kpb24.13/10）=0.808 Cx=1.02g/mL練習(下次上課交上)：1.試計算火焰溫度為2000K時，Ba 553.56nm譜線的激發(fā)態(tài)與第六十六張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/21基態(tài)原子數之比。（已知gj/g0=3,c=2.9981010cm/s,h=6.62610-34Js,K=1.380610-23J/K）2.