1、l一、概一、概述述l二、二、仪器仪器l三、三、测定条件的选测定条件的选择择l四、定四、定量方法量方法 原子吸收光谱原子吸收光谱分析法分析法Atomic Absorption Spectrometry,AAS2023-1-2第一节、概 述 1.1.原理原理 原子吸收现象：基态的原子蒸气对其原子共振辐射吸收的现象；2023-1-2 A=k N0 b N0 c（N0基态原子数，基态原子数，c 待测元素浓度）待测元素浓度）所以：所以：A=lg(IO/I)=K c2023-1-22 2、流程、流程3.3.特点特点(1)(1)采用锐线光源采用锐线光源(2)(2)单色器在火焰与检测器之间单色器在火焰与检测器
2、之间(3)(3)原子化系统原子化系统2023-1-24、原子吸收法优缺点、原子吸收法优缺点：(1)检出限低，10-1010-14 g；(2)准确度高，1%5%；(3)选择性高，一般情况下共存元素不干扰；(4)应用广，可测定70多个元素（各种样品中）；(5)操作简便，分析速度快。局限性局限性：难熔元素、非金属元素测定困难难熔元素、非金属元素测定困难。不能同时多元素不能同时多元素测定。测定。2023-1-2二、原子吸收光谱的产生1.1.原子的能级与跃迁原子的能级与跃迁 E=E1-E0=h2023-1-2基态基态第一激发态第一激发态,吸收一定频率的辐射能量。吸收一定频率的辐射能量。产生共振吸收线（简
3、称共振线）产生共振吸收线（简称共振线）吸收光谱吸收光谱激发态激发态基态基态 发射出一定频率的辐射。发射出一定频率的辐射。产生共振发射线（也简称共振线）产生共振发射线（也简称共振线）发射光谱发射光谱激发态光基态吸收辐射能量*MhM吸收光谱2023-1-22.2.元素的特征谱线元素的特征谱线 （1 1）各种元素的原子结构和外层电子排布不同）各种元素的原子结构和外层电子排布不同 基态第一激发态:跃迁吸收能量不同具有特征性。（2 2）各种元素的基态）各种元素的基态第一激发态第一激发态 最易发生，吸收最强，最灵敏线。特征谱线。（3 3）利用原子蒸气对特征谱线的吸收可以进行）利用原子蒸气对特征谱线的吸收可
4、以进行定量分析定量分析2023-1-2第二节、原子吸收光谱仪第二节、原子吸收光谱仪2023-1-22023-1-21.1.作用作用 提供待测元素的特征光谱。获得较高的灵敏度和准确度。提供待测元素的特征光谱。获得较高的灵敏度和准确度。光源应满足如下要求；光源应满足如下要求；（1 1）能发射待测元素的共振线；）能发射待测元素的共振线；（2 2）能发射锐线；）能发射锐线；（3 3）辐射光强度大，稳定性好。）辐射光强度大，稳定性好。（动画动画）一、光源一、光源蒸气放电灯、无极放电灯、空心阴极灯蒸气放电灯、无极放电灯、空心阴极灯2023-1-22.2.空心阴极灯空心阴极灯：结构如图所示2023-1-23
5、.3.空心阴极灯的原理空心阴极灯的原理 施加适当电压时，电子将从空心阴极内壁流向阳极;与充入的惰性气体碰撞而使之电离，产生正电荷，其在电场作用下，向阴极内壁猛烈轰击;使阴极表面的金属原子溅射出来，溅射出来的金属原子再与电子、惰性气体原子及离子发生撞碰而被激发，于是阴极内辉光中便出现了阴极物质和内充惰性气体的光谱。用不同待测元素作阴极材料，可制成相应空心阴极灯。空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。优点优点：辐射光强度大，稳定，谱线窄，灯容易更换。辐射光强度大，稳定，谱线窄，灯容易更换。缺点：缺点：每测一种元素需更换相应的灯。每测一种元素需更换相应的灯。2023-1-2二、原子化系统二、原子化
6、系统1.1.作用作用 将试样中离子转变成原子蒸气。（动画动画）2023-1-22.2.原子化方法原子化方法 火焰法火焰法 无火焰法无火焰法电热高温石墨管，激光电热高温石墨管，激光 石墨棒石墨棒,钽舟钽舟,镍杯等镍杯等.其它方法其它方法氢化物原子化法氢化物原子化法,冷原子化法冷原子化法（动画动画）2023-1-23.3.火焰原子化装置火焰原子化装置 由雾化器和燃烧器两部分构由雾化器和燃烧器两部分构成。成。主要缺点：雾化效率低主要缺点：雾化效率低。（动画动画）（1）雾化器）雾化器2023-1-2（2 2）火焰）火焰 试样雾滴在火焰中，经蒸发，干燥，离解（还原试样雾滴在火焰中，经蒸发，干燥，离解（还
7、原）等过程产生大量基态原子。）等过程产生大量基态原子。2023-1-2 火焰类型：火焰类型：化学计量火焰化学计量火焰(中性火焰)温度高，干扰少，稳定，背景低，常用。富燃火焰富燃火焰(还原性火焰还原性火焰)还原性火焰，燃烧不完全，测定较易形成难熔氧化物的元素Mo、Cr稀土等。贫燃火焰：贫燃火焰：(氧化性火焰氧化性火焰)火焰温度低，氧化性气氛，适用于碱金属测定。2023-1-22023-1-2火焰温度的选择火焰温度的选择：（a）保证待测元素充分离解为基态原子的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；前提下，尽量采用低温火焰；（b）火焰温度越高，产生的热激发态原子火焰温度越高，产生
8、的热激发态原子越多；越多；（c）火焰温度取决于燃气与助燃气类型，火焰温度取决于燃气与助燃气类型，常用空气常用空气乙炔最高温度乙炔最高温度2600K能测能测35种元种元素。素。2023-1-24.4.石墨炉原子化装置石墨炉原子化装置（1）结构）结构 如图所示：外气路中Ar气体沿石墨管外壁流动，冷却保护石墨管；内气路中Ar气体由管两端流向管中心，从中心孔流出，用来保护原子不被氧化，同时排除干燥和灰化过程中产生的蒸汽。2023-1-2（3）优缺点）优缺点 优点：优点：原子化程度高，试样用量少（1-100L），可测固体及粘稠试样，灵敏度高，检测极限10-12 g/L。缺点：缺点：精密度差，测定速度慢，
9、操作不够简便，装置复杂。2023-1-25.5.其他原子化方法其他原子化方法（1）氢化物原子化方法）氢化物原子化方法 低温原子化方法，原子化温度700900 C；主要应用于主要应用于：As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等元素 原理原理：在酸性介质中，与强还原剂硼氢化钠反应生成气态氢化物。例 AsCl3+4NaBH4+HCl+8H2O=AsH3+4NaCl+4HBO2+13H2 将待测试样在专门的氢化物生成器中产生氢化物，送入原子化器中检测。特点特点：原子化温度低；灵敏度高（对砷、硒可达10-9g）；基体干扰和化学干扰小；2023-1-2（2 2）冷原子化法）冷原子化法 低温原子化方
10、法（一般700900C）；主要应用于主要应用于：各种试样中Hg元素的测量；原理原理：将试样中的汞离子用SnCl2或盐酸羟胺完全还原为金属汞后，用气流将汞蒸气带入具有石英窗的气体测量管中进行吸光度测量。特点特点：常温测量；灵敏度、准确度较高（可达10-8g汞）；2023-1-2三、单色器三、单色器 1.1.作用作用 将待测元素的共振线与邻近线分开。2.2.组件组件 色散元件（棱镜、光栅），凹凸镜、狭缝等。（1）线色散率线色散率（D）（2）分辨率分辨率（R）（3）通带宽度通带宽度（W）2023-1-2（1）线色散率线色散率（D）就是把不同波长的光分散开的能力。通常用两条谱线间的距离与波长差的比值X
11、/。实际工作中常用其倒数/X （nm/mm)（2）分辨率分辨率（R）仪器分开相邻两条谱线的能力。用该两条谱线的平均波长与其波长差的比值表示。R2023-1-2（3）通带宽度通带宽度（W）指通过单色器出射狭缝的某标称波长处的辐射范围。当倒线色散率（D）一定时，可通过选择狭缝宽度（S）来确定：W=DS例.已知某原子吸收光谱仪的倒线色散率为1.5nmmm-1.测定Mg时,采用了285.2nm的特征谱线.为了避免285.5nm谱线的干扰,宜选用的狭缝宽度为多少?解:光谱通带宽度应小于 W=285.5-285.2=0.3nm W=DS S=W/D=0.3/1.5=0.2mm 故狭缝宽度小于0.2mm即可
12、避免干扰2023-1-2四、检测系统四、检测系统 主要由检测器、放大器、对数变换器、显示记录装置组成。2023-1-2第三节、测定条件的选择第三节、测定条件的选择1 1分析线分析线 一般选待测元素的共振线作为分析线，测量高浓度时，也可选次灵敏线2 2通带（可调节狭缝宽度改变）通带（可调节狭缝宽度改变）无邻近干扰线（如测碱及碱土金属）时，选较大的通带，反之（如测过渡及稀土金属），宜选较小通带。3 3空心阴极灯电流空心阴极灯电流 在保证有稳定和足够的辐射光通量的情况下，尽量选较低的电流。4 4火焰火焰 依据不同试样元素选择不同火焰类型。5 5观测高度观测高度 调节观测高度（燃烧器高度），可使元素通
13、过自由原子浓度最大的火焰区，灵敏度高，观测稳定性好。2023-1-22023-1-22023-1-2二、二、特征参数特征参数1.1.灵敏度灵敏度(1)1)灵敏度（灵敏度（S S）1975年年IUPAC将灵敏度定义为分析校将灵敏度定义为分析校正曲线的斜率。正曲线的斜率。A=KC Sc=dA/dc 或 Sm=dA/dm(2)特征浓度特征浓度指对应与1%净吸收（I0-It）/I0=1/100的待测物浓度（c0），或对应与0.0044吸光度的待测元素浓度.Sc=0.0044c/A 单位：(gml-1/1%)(3)特征质量特征质量 Sm=0.0044m/A 单位：(gg-1/1%)特征浓度的作用：特征浓
14、度的作用：2023-1-2例1 A.B两个分析仪器厂生产的原子吸收分光光度计,对浓度为0.2ugml-1的镁标准溶液进行测定,吸光度分别为0.042,0.056.试问哪一个厂生产的原子吸收分光光度计对Mg特征浓度低。解 SA=0.0044C/A =0.20.0044/0.042=0.021 ugml-1/1%SB=0.016 ugml-1/1%故SB SA Sc=0.0044c/A2023-1-2例2 用原子吸收分光光度法测定铜的灵敏度为0.04ugml-1,当某试样含量约为0.1%,配制25ml溶液应称取多少克试样?解:测定时浓度为灵敏度的25-120倍最佳,则浓度范围:最低:250.04=
15、1 (ug/ml)最高:1200.04=4.8 (ug/ml)试样称量范围:W1=(251.010-6)/0.1%=0.025g W2=(254.810-6)/0.1%=0.12g2023-1-22.2.检出极限检出极限 在适当置信度下，能检测出的待测元素的最小浓度或最小量。IUPAC规定:用接近于空白的溶液，经若干次（10-20次）重复测定所得吸光度的标准偏差的3倍求得。(1)火焰法火焰法 (2)石墨炉法石墨炉法 3ccDA3mmDA：标准偏差 C（m）：待测元素的浓度质量。单位：gml-12023-1-2例3:用原子吸收分光光度法测定铅时,以0.01ugml-1铅标准溶液测得吸光度为0.2
16、4,测定20次空白的标准偏差为0.012,求其检出限.解:15ng/ml3AcDc2023-1-2例4:用0.050 ugml-1的Co标准溶液,在石墨炉原子化器的原子吸收分光光度计上,每次以5ul与去离子水交替连续测定10次,测得的吸光度如下表所示.求该原子吸收分光光度计对Co的检出限Dm.测定次数1 2 3 4 5 6 7 8 9 10吸光度0.165 0.170 0.166 0.165 0.168 0.167 0.168 0.166 0.170 0.167解:=1.8310-3 Dm=CV3/A =(0.05510-331.8310-3)/0.167 =8.210-6(ug/g)2023
17、-1-2第四节、定量分析方法1.1.标准曲线法标准曲线法 A AkCkC 配制一系列不同浓度的标准试样，由低到高依次分析，将获得的吸光度A数据对应于浓度作标准曲线，在相同条件下测定试样的吸光度A数据，在标准曲线上查出对应的浓度值；或由标准试样数据获得线性方程，将测定试样的吸光度A数据带入计算。2023-1-2说明：说明：1.该法适用于共存组分间互不干扰的试样。2.标准溶液的浓度范围应包括试样的浓度。3.标准溶液和试样应在相同条件下测定。2023-1-22.标准加入法 取若干份体积相同的试液（cX），依次按比例加入不同量的待测物的标准溶液（cO），定容后浓度依次为：cX，cX+cO，cX+2cO
18、，cX+3cO，cX+4 cO 分别测得吸光度为：AX，A1，A2，A3，A4。以A对浓度c做图得一直线，图中cX点即待测溶液浓度。2023-1-2说明：说明：1.该法适用于组成复杂，基体成分对测定有明显干扰。2.该法可消除基体干扰；不能消除背景干扰。3.应保证曲线的线性，否则外推会造成较大误差。4.应至少四个点，且标准加入量与试样浓度之比应适当。（即第一个加入量即第一个加入量C0所增加的吸光度所增加的吸光度(A1-A)为原试样吸为原试样吸光度值光度值A的一半的一半）2023-1-2内容选择：内容选择：第一节第一节 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理basic principle of Atomic absorption spectroscopy第二节第二节 原子吸收分光光度仪原子吸收分光光度仪atomic absorption spectrometer第三节第三节 干扰与抑制干扰与抑制interferences and elimination第四节第四节 操作条件选择与应用操作条件选择与应用choice of operating condition and application第五节第五节 原子荧光光谱分析法原子荧光光谱分析法atomic fluorescence spectrometry,AFE结束结束2023-1-2
