第十一章原子吸收

第十一章原子吸收第1頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)基本原理第二節(jié)原子吸收分光光度計第三節(jié)儀器測量條件的選擇第四節(jié)定量分析方法第五節(jié)干擾及消除方法第六節(jié)原子吸收分光光度法的應(yīng)用第2頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三

原子吸收分光光度法(AAS)又稱原子吸收光譜法，是現(xiàn)代分析化學(xué)中一種重要的元素測定方法。

1802年，發(fā)現(xiàn)原子吸收現(xiàn)象；1955年，Australia物理學(xué)家A.Walsh將該現(xiàn)象應(yīng)用于分析；20世紀(jì)70年代以來得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。能測幾十種金屬元素和一些類金屬元素。第3頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三

光源輻射出待測元素的特征譜線，通過樣品的原子蒸氣時，被蒸氣中的待測元素的基態(tài)原子所吸收，測量基態(tài)原子對特征譜線的吸收程度，進(jìn)行定量分析。AAS原理：

物質(zhì)的氣態(tài)基態(tài)原子對同種原子發(fā)射的特征輻射產(chǎn)生吸收的現(xiàn)象。第4頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三AAS特點：1）靈敏度高：火焰原子法，10-6

級，有時可達(dá)

10-9級；石墨爐可達(dá)10-9～10-14級。2）準(zhǔn)確度高：火焰法誤差1%～2％

石墨爐法3%～5％。3）干擾小，選擇性極好；4）操作簡便、分析速度快5）試樣用量少6）測定范圍廣，可測70種元素。第5頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三1、原子吸收線的產(chǎn)生當(dāng)一束光輻射照射處于基態(tài)的氣態(tài)原子（原子蒸氣）時，基態(tài)原子會選擇性地吸收一定波長的光，使原子躍遷到相應(yīng)的激發(fā)態(tài)，被吸收了的光線就是原子的吸收線。M(g)hv

第一節(jié)基本原理

一、共振發(fā)射線與吸收線第6頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三共振吸收線：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。2.共振線共振線

第一節(jié)基本原理

一、共振線發(fā)射線與吸收線第7頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三

由于原子結(jié)構(gòu)不同，不同元素的原子從基態(tài)被激發(fā)到第一激發(fā)態(tài)所需能量不同，因此各種元素的共振線不同，是元素的特征譜線。2.

共振線

從基態(tài)到第一激發(fā)態(tài)的躍遷最容易發(fā)生，譜線強度最強，是該元素所有譜線中最靈敏的，常作為分析線。對大多數(shù)元素來說，共振線就是元素的靈敏線?！治鼍€，靈敏線

第一節(jié)基本原理

一、共振線發(fā)射線與吸收光線如Mg285.2nm，Na589.0nm線狀光譜第8頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三IvⅡv預(yù)期值實際情況發(fā)射線

第一節(jié)基本原理

三、原子吸收線的寬度

理論上講原子光譜是線狀光譜，但實際上無論是原子發(fā)射線還是原子吸收線都不是理想的幾何線，而是具有一定的寬度，稱為譜線輪廓。第9頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三1.自然變寬

第一節(jié)基本原理

三、原子吸收線的寬度2.多普勒（Doppler）變寬

3.壓力變寬無外界因素影響時譜線具有的寬度，忽略不計原子的無規(guī)則熱運動引起的。又稱熱變寬。粒子之間相互碰撞引起的變寬。又叫碰撞變寬(10-2-10-5nm)(10-3nm)(洛倫茲變寬，10-3nm)第10頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三1.積分吸收

在原子吸收光譜中，原子所產(chǎn)生的吸收值應(yīng)包括原子蒸氣所吸收的全部能量，即吸收線所包括的全部面積，稱為積分吸收。

第一節(jié)基本原理

四、原子吸收值的測量現(xiàn)代儀器是不可能達(dá)到的！半寬度很小，只有0.01～0.05nm第11頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三發(fā)射線吸收線采用“銳線光源”2.峰值吸收v0發(fā)射線的中心頻率v0,e與吸收線的中心頻率v0,a嚴(yán)格一致。發(fā)射線半寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸收線的譜線(1/5~1/10)。

第一節(jié)基本原理

四、原子吸收值的測量A=K'c第12頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)原子吸收分光光度計第13頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三

1.作用：發(fā)射待測元素特征譜線。

2.要求：a）銳線；

b）強度大，背景小；

c）操作方便，壽命長。

3.種類:空心陰極燈、無極放電燈第二節(jié)原子吸收分光光度計一、光源第14頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三1)結(jié)構(gòu)陽極：鎢棒陰極：待測元素金屬空心陰極燈（HollowCathodeLamp,HCL）第二節(jié)原子吸收分光光度計單元素?zé)粢?、光源?5頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三作用:將試樣中的待測元素轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶓B(tài)的氣態(tài)原子，并吸收光源發(fā)出的特征輻射。種類：火焰原子化器、非火焰原子化器第二節(jié)原子吸收分光光度計二、原子化器

原子化效率的高低直接影響元素測定的靈敏度。其穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，又影響測定的精密度和準(zhǔn)確度。第16頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三1.火焰原子化器flameatomization

它是利用火焰的溫度及火焰的氧化還原氣氛，將試樣中待測元素原子化的方法。具有穩(wěn)定性高、使用方便等優(yōu)點，是常用的原子化方法之一。第二節(jié)原子吸收分光光度計二、原子化器第17頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三組成:a）霧化器

b）霧化室

c）燃燒器1.火焰原子化器第二節(jié)原子吸收分光光度計二、原子化器第18頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三⑴霧化器吸入試樣溶液并分散為小霧滴（霧化）主要缺點：霧化效率低（10%）。1.火焰原子化器flameatomization第二節(jié)原子吸收分光光度計二、原子化器第19頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三1.火焰原子化器flameatomization⑵霧化室

使大霧滴沉降、凝聚并從廢液口排出；使小霧滴與各種氣體充分混勻形成氣溶膠，然后進(jìn)入燃燒器，所以又稱預(yù)混合室；第二節(jié)原子吸收分光光度計二、原子化器第20頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三1.火焰原子化器flameatomization⑶燃燒器

產(chǎn)生火焰并使試樣干燥、熔化、蒸發(fā)和原子化的裝置。第二節(jié)原子吸收分光光度計二、原子化器第21頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三1.火焰原子化器flameatomization種類：1）空氣-乙炔火焰，2600K2）乙炔-氧化亞氮(笑氣)火焰，3300K3）空氣-丙烷(煤氣)火焰，2200K根據(jù)待測元素性質(zhì)選擇火焰類型。⑶燃燒器常用第二節(jié)原子吸收分光光度計二、原子化器第22頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三火焰燃?xì)馀c助燃?xì)獗壤?乙炔-空氣)：1）貧燃火焰：助燃?xì)饬看?，火焰溫度低，氧化性較強，適用于堿金屬元素測定。2）中性焰：燃助比與化學(xué)計量比相近，火焰溫度高，干擾少，穩(wěn)定。3）富燃火焰：燃料氣量大，火焰溫度稍低，還原性較強，測定較易形成難熔氧化物的元素Mo、Cr、稀土等。1.火焰原子化器⑶燃燒器第二節(jié)原子吸收分光光度計二、原子化器（藍(lán)色）（黃色）第23頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三

將石墨管作為電阻，升溫使待測元素原子化。2.非火焰原子化器——石墨爐原子化器第二節(jié)原子吸收分光光度計二、原子化器第24頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三a.干燥蒸發(fā)除去溶劑，100oCb.灰化除去易揮發(fā)的物質(zhì)（350℃~1500℃）c.原子化使待測元素成為基態(tài)原子(1800℃~3000℃）d.凈化高溫除去管內(nèi)殘渣。2.非火焰原子化器——石墨爐原子化器第二節(jié)原子吸收分光光度計二、原子化器第25頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三原子化器特點比較1.火焰原子化法2.石墨爐原子化法1)精密度高1)精密度低3)不能直接分析固體試樣3)可分析固體試樣2)靈敏度高，原子化效率可達(dá)90%。2)靈敏度低，原子化效率一般為10%。5)重現(xiàn)性好。5)重現(xiàn)性差。6)裝置簡單、快速。6)裝置復(fù)雜、速度慢。4)基體干擾小，化學(xué)干擾大。4)基體干擾大,化學(xué)干擾小。第二節(jié)原子吸收分光光度計二、原子化器第26頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三三、分光系統(tǒng)四、檢測系統(tǒng)檢測器、放大器、對數(shù)變換器、讀數(shù)顯示裝置。主要由色散元件、凹面鏡、狹縫組成。棱鏡、光柵(最常用)作用：將待測元素的共振線與鄰近線分開。第二節(jié)原子吸收分光光度計使用光電倍增管并可直接得到測定的吸收度信號。第27頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三第三節(jié)儀器測量條件的選擇

一、分析線的選擇二、燈電流的選擇通常選共振線（最靈敏線）。次靈敏線用最小燈電流（通常是最大燈電流的1/2~2/3），并預(yù)熱30min。第28頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三三、原子化條件的選擇選擇合適火焰類型,調(diào)節(jié)燃燒器高度，使元素通過自由原子濃度最大的火焰區(qū)第三節(jié)儀器測量條件的選擇

1.火焰原子化條件2.非火焰原子化條件灰化要在能夠除試樣基體組分而被測元素不損失前提下，選擇盡可能高的溫度；原子化條件可選擇達(dá)到最大吸光度的最低溫度。第29頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三六、狹縫寬度與光譜通帶的選擇狹縫寬度光譜通帶

在能夠使鄰近譜線分開的前提下，選用盡可能寬的狹縫。第三節(jié)儀器測量條件的選擇

在兩相鄰干擾線間距小時，光譜通帶要小，一般為0.2nm，故采用中等色散率的單色器。第30頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三第四節(jié)定量分析方法一、標(biāo)準(zhǔn)曲線法

配制一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)試樣，由低到高依次分析，將獲得的吸光度A數(shù)據(jù)對應(yīng)于濃度作標(biāo)準(zhǔn)曲線，在相同條件下測定試樣的吸光度A數(shù)據(jù)，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出對應(yīng)的濃度值；第31頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三

取若干份體積相同的試液（cX），依次按比例加入不同量的待測物的標(biāo)準(zhǔn)溶液（cO），定容后濃度依次為：cX

，cX+cO

，cX+2cO

，cX+3cO

，cX+4cO……第四節(jié)定量分析方法二、標(biāo)準(zhǔn)加入法第32頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三課堂練習(xí)()1.AAS測量的是

A.溶液中分子的吸收B.蒸氣中分子的吸收

C.溶液中原子的吸收D.蒸氣中原子的吸收D()2.在原子分光光度計中，廣泛采用的光源是

A.無極放電燈B.空心陰極燈

C.氫燈D.鎢燈B()3.原子吸收譜線的寬度主要決定于

A.自然變寬B.多普勒變寬和自然變寬

C.多普勒變寬和碰撞變寬D.場致變寬C第33頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三()5.原子吸收分光光度法中，光源的作用是

A.發(fā)射很強的連續(xù)光譜

B.發(fā)射待測元素基態(tài)原子所吸收的特征共振輻射

C.產(chǎn)生足夠強度的散射光

D.提供試樣蒸發(fā)和激發(fā)所需的能量B課堂練習(xí)()4.原子吸收光譜產(chǎn)生的原因是

A.分子中電子能級的躍遷

B.轉(zhuǎn)動能級躍遷

C.振動能級躍遷

D.原子最外層電子躍遷D第34頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三()6.空心陰極燈的構(gòu)造是

A.待測元素作陰極，鉑絲作陽極，內(nèi)充低壓惰性氣體

B.待測元素作陽極，鎢棒作陰極，內(nèi)充氧氣

C.待測元素作陽極，鉑網(wǎng)作陰極，內(nèi)充惰性氣體

D.待測元素作陰極，鎢棒作陽極，內(nèi)充低壓惰性氣體課堂練習(xí)D第35頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三()7.多普勒變寬產(chǎn)生的原因是

A.被測元素的激發(fā)態(tài)原子與基態(tài)原子相互碰撞

B.原子的無規(guī)則熱運動

C.被測元素的原子與其他粒子的碰撞

D.外部電場的影響B(tài)()8.當(dāng)特征輻射通過試樣蒸汽時，被下列哪種粒子吸收？

A.激發(fā)態(tài)原子B.離子

C.分子D.基態(tài)原子D課堂練習(xí)第36頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三()9.原子吸收光譜法對光源發(fā)射線半寬度的要求是

A.大于吸收線的半寬度B.等于吸收線的半寬度

C.吸收線的半寬度的1/2D.吸收線的半寬度的1/5D課堂練習(xí)()10.空心陰極燈的主要操作參數(shù)是

A.燈電流B.燈電壓

C.預(yù)熱時間D.內(nèi)充氣體壓力A第37頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三()11.在原子吸收分析中，測定元素的靈敏度很大程度取決于

A.空心陰極燈B.原子化系統(tǒng)

C.分光系統(tǒng)D.檢測系統(tǒng)B()12.使用原子吸收光譜法分析時，下述火焰溫度最低的是

A.煤氣-空氣B.氫氣-氧氣

C.乙炔-空氣D.乙炔-氧化亞氮A課堂練習(xí)第38頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三()13.在原子吸收分析中,下列哪種火焰組成的溫度最高？

A.空氣-乙炔B.空氣-煤氣

C.笑氣-乙炔D.氧氣-氫氣C()14.選擇不同的火焰類型主要是根據(jù)

A.分析線波長B.燈電流大小

C.狹縫寬度D.待測元素性質(zhì)D()15.富燃焰是助燃比_____化學(xué)計量的火焰。

A.大于B.小于C.等于B課堂練習(xí)第39頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三()16.石墨爐原子吸收法與火焰法相比，優(yōu)點是

A.靈敏度高B.重現(xiàn)性好

C.分析速度快D.背景吸收小A課堂練習(xí)()17.AAS選擇性好，是因為

A.原子化效率高

B.光源發(fā)出的特征輻射只能被特定的基態(tài)原子所吸收

C.檢測器靈敏度高

D.原子蒸汽中基態(tài)原子數(shù)不受溫度的影響B(tài)第40頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三()18.石墨爐原子化過程中，干燥的溫度應(yīng)為

A.50℃B.500℃

C.3000℃D.稍高于溶劑的沸點D()19.現(xiàn)代原子吸收光譜儀的分光系統(tǒng)的組成主要是

A.棱鏡+凹面鏡+狹縫B.棱鏡+透鏡+狹縫

C.光柵+凹面鏡+狹縫D.光柵+透鏡+狹縫C課堂練習(xí)第41頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三課堂練習(xí)()20.石墨爐原子化法與火焰原子化法相比，其優(yōu)點是

A.絕對靈敏度高B.可直接測定固體樣品

C.重現(xiàn)性好D.分析速度快AB()21.

采用峰值吸收代替積分吸收測量，必須滿足

A.發(fā)射線半寬度小于吸收線半寬度

B.發(fā)射線的中心頻率與吸收線的中心頻率重合

C.發(fā)射線半寬度大于吸收線半寬度

D.發(fā)射線的中心頻率小于吸收線的中心頻率AB第42頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三()23.石墨爐原子化法與火焰原子化法相比，其缺點是

A.重現(xiàn)性差

B.原子化效率低

C.共存物質(zhì)干擾大

D.某些元素能形成耐高溫的穩(wěn)定化合物AC()22.下述可用做原子吸收光譜測定的光源有

A.空心陰極燈B.氫燈

C.鎢燈D.無極放電燈AD課堂練習(xí)第43頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三()24.影響譜線變寬的主要因素有

A.原子的無規(guī)則熱運動

B.待測元素的原子受到強磁場或強電場的影響

C.待測元素的激發(fā)態(tài)原子與基態(tài)原子相互碰撞

D.待測元素的原子與其他離子相互碰撞AD課堂練習(xí)第44頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三作業(yè)：P1881，5，6，第45頁，共51頁，2023年，2月20日，星期三

第一節(jié)基本原理

五、