原子吸收分光光度法

項(xiàng)目一生物產(chǎn)品分析與檢驗(yàn)基礎(chǔ)任務(wù)原子吸收分光光度法生物產(chǎn)品分析與檢驗(yàn)課程組知識目標(biāo)：1、了解原子吸收分光光度計的結(jié)構(gòu)2、理解標(biāo)準(zhǔn)曲線法和標(biāo)準(zhǔn)加入法技能目標(biāo)：1、學(xué)會選擇原子吸收分光光度計使用條件2、學(xué)會使用原子吸收分光光度計概述原子吸收分光光度法，又稱原子吸收光譜法，是基于蒸汽相中待測元素的基態(tài)原子對其共振輻射的吸收來測定樣品中該元素含量的一種儀器分析方法?；驹硪?、共振吸收線當(dāng)原子受外界能量激發(fā)時其外層電子由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)，從而產(chǎn)生原子吸收光譜。原子外層電子由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)時，吸收一定頻率的光而產(chǎn)生的吸收線稱為共振吸收線，簡稱共振線。因各種元素的結(jié)構(gòu)和外層電子排布不同，不同元素從基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)時所吸收的能量不同，各元素的共振線各具其特征性，故又稱元素的特征譜線。二、原子在各能級的分布正常情況下，原子以其最低能態(tài)即基態(tài)形式存在。即使在原子化的過程，也只有少數(shù)原子以較高能態(tài)存在。理論研究和實(shí)驗(yàn)觀測表明：在熱平衡狀態(tài)時，處于基態(tài)和激發(fā)態(tài)的原子數(shù)目N取決于該能態(tài)的能量E和體系的溫度T，遵循波爾茲曼分布律，即——激發(fā)態(tài)的原子數(shù)目——基態(tài)的原子數(shù)目、——統(tǒng)計權(quán)重T——熱力學(xué)溫度K——波爾茲曼常量＞式中，根據(jù)波爾茲曼分布律，比值隨溫度的指數(shù)律而變化，但由于基態(tài)原子數(shù)約占99%，在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，溫度變化對比值的影響不是很大。故在通常的原子吸收分光光度法測定條件下（T=3000K），基態(tài)原子數(shù)可看作總原子數(shù)，即所有的吸收都是在基態(tài)進(jìn)行的，這就大大減少了可用于原子吸收測定的吸收線的數(shù)目。所以，在紫外光譜區(qū)，每種元素僅有三四個有用的吸收線。這也是原子吸收分光光度法靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)的重要原因。三、原子吸收線的形狀

當(dāng)輻射投射到原子蒸氣上時，如果輻射頻率相應(yīng)的能量等于原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)所需的能量，就會引起該原子對輻射的吸收，原子吸收線的頻率式中，△E——原子激發(fā)態(tài)和基態(tài)間的能量差

h——普朗克常量原子吸收線的特點(diǎn)是由吸收線的頻率、半寬度、強(qiáng)度來表征的。取決于原子的能級分布特征。吸收線的頻率吸收線的半寬度△V是極大吸收系數(shù)一半處吸收線輪廓上兩點(diǎn)之間的頻率差，它受很多因素影響。吸收線的強(qiáng)度是由兩能級之間的躍遷概率決定的。原子吸收譜線的輪廓：通常把吸收系數(shù)Kν隨頻率ν的變化曲線稱為原子吸收線的輪廓，以半寬度(△ν)表征吸收線的寬度，其值約為10－3~10－2nm。ν0為中心頻率；K0為中心吸收系數(shù)。原子吸收線并非如想象那樣是一條嚴(yán)格的幾何線，而是呈一定寬度的譜線輪廓，所謂的譜線輪廓是指譜線強(qiáng)度按波長有一分布值。

譜線變寬：從理論上講，原子吸收線應(yīng)該是一條幾何線，但由于處于同一狀態(tài)的原子，所具有的能量有小的差別，譜線有一定的寬度－稱為自然寬度；由于外界因素的影響，可使譜線變寬。1、多普勒變寬：是運(yùn)動波源表現(xiàn)出來的頻率移位效應(yīng)。2、碰撞變寬（1）赫魯茲馬克變寬變寬又稱共振變寬，是同種原子碰撞引起的發(fā)射或吸收光量子頻率改變而導(dǎo)致的譜線變寬，它隨原子蒸氣濃度的增加而增大。（2）洛倫茨變寬是吸收原子與蒸氣中局外原子或分子等相互碰撞而引起的譜線變寬、譜線頻移與不對稱性變化。四、原子吸收值與原子濃度的關(guān)系從光源輻射出來的特征譜線的光（強(qiáng)度為I。），經(jīng)過原子蒸氣(長度為l)I=I。exp(-Kvl)A=-lg

I/I。=0.4343Kvl式中：Kv——吸收系數(shù)原子吸收線輪廓是同種基態(tài)原子在吸收其共振輻射時被展寬了的吸收帶，原子吸收線輪廓上的任一個點(diǎn)都與相同的能級躍遷相聯(lián)系，所以基態(tài)原子濃度N。與吸收系數(shù)輪廓所包圍的面積（稱為積分吸收系數(shù)）成正比。用比例常數(shù)代替吸收系數(shù)，并將N。近似地視為蒸氣原子的總濃度N，整理得：

A=KNl

（1）

K——比例常數(shù)實(shí)際工作中通常要求測定被測試樣中的某組分濃度，而當(dāng)被測試樣中被測組分濃度c與蒸氣相中總原子濃度N之間保持某種穩(wěn)定的比例關(guān)系時：

N=ac（2）式中a——比例系數(shù)合并（1）、（2）式，令K`=Kla，則得原子吸收分光光度法常用的公式：

A=K`c即吸光度與試樣中被測組分的濃度呈線性關(guān)系。應(yīng)用上式進(jìn)行測定，其前提條件是必須使用被測原子的共振發(fā)射線作為光源，即：（1）、光源必須是銳線光源，即發(fā)射譜線很強(qiáng)很窄，其寬度必須小于待測元素吸收線的寬度。（2）、發(fā)射線最大發(fā)射波長和吸收線最大吸收波長必須重疊。（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。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。五、原子吸收法的定量分析（1）相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線應(yīng)是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，待測組分的濃度應(yīng)在此范圍之內(nèi)。（2）標(biāo)準(zhǔn)溶液與試樣基體（指溶液中除待測組分外的其它成分的總體）要相似，以消除基體效應(yīng)。標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度范圍應(yīng)將試樣溶液濃度包括在內(nèi)。（3）在測定過程中要用蒸餾水或空白溶液來校正零點(diǎn)漂移。注意事項(xiàng)：

(二）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(xiàng)：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。（三）內(nèi)標(biāo)法內(nèi)標(biāo)法是指將一定量試樣中不存在的元素N的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)加到一定試液中進(jìn)行測定的方法，所加入的這種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱之為內(nèi)標(biāo)物質(zhì)。內(nèi)標(biāo)法與標(biāo)準(zhǔn)加入法的區(qū)別在于前者所加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是試液不存在的；而后者所加入的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是待測組分的標(biāo)準(zhǔn)溶液，是試液中存在的。具體操作方法是：在一系列不同濃度的待測元素標(biāo)準(zhǔn)溶液及試液中依次加入相同量的內(nèi)標(biāo)元素N，稀釋至同一體積。在相同實(shí)驗(yàn)條件下，分別在內(nèi)標(biāo)元素及待測元素的共振吸收線處，測定待測元素M和內(nèi)標(biāo)元素N的吸光度AM和AN，并求出它們的比值A(chǔ)M/AN，再繪制AM/AN的內(nèi)標(biāo)工作曲線。

由待測試液AM/AN的比值，在內(nèi)標(biāo)工作曲線上用內(nèi)插法查得試