1、生物工业分析生物工业分析第九章原子吸收分光光度法第九章原子吸收分光光度法 第一节概述第一节概述 第二节第二节基本原理基本原理 第三节第三节仪器装置仪器装置 第四节第四节定量分析方法定量分析方法 第五节操作条件的选择和干扰现象的排除第五节操作条件的选择和干扰现象的排除 第六节原子吸收分光光度法的应用第六节原子吸收分光光度法的应用 原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 第二节基本原理第二节基本原理由于各种元素的原子结构和核外电子排布不同，因此不同元素的原子从基态跃迁至第一激发态（或由第一激发态跃迁回基态）时，吸收（或辐射）的能量不同，因而各种元素的共振线具有不同的波长，所以元素的共振线又称为元素的
2、特征谱线。因为从基态到第一激发态的跃迁最容易发生，所以对于大多数元素来说，共振线是元素所有谱线中最灵敏的谱线。在原子吸收分光光度分析中，就是利用处于基态的待测定原子蒸气，对从光源发射出的待测元素的共振线的吸收来进行定量分析的。因而，元素的共振线又称为分析线。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 E0E1E2E3E4E5E6最低激发态的能级较高激发态的能级EEjLIovIv原子蒸气图9-1原子能量的吸收和发射 图9-2原子吸收示意图 原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 原子蒸气对共振辐射的吸收程度是和蒸气中的基态原子数成正比，也即同原子浓度成正比。当一束强度为Io、频率为的入射光通过原子蒸气后
3、，有一部分光被吸收，其透过光的强度I与原子蒸气的厚度L（即火焰的宽度）及原子蒸气的浓度C的关系，同有色溶液吸收光的情况完全类似，是服从朗伯比尔定律的，即 I=Io e-K C L （9-1）式中：Io入射光的强度；I 透过光的强度；K原子蒸气对频率为的入射光的吸收系数；L 原子蒸气的厚度；C 原子蒸气的浓度。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 由于物质的原子对光的吸收具有选择性，对不同频率的光的吸收程度不同，所以透过光的强度I随入射光的频率而有所变化，变化规律如图93所示。I K K0/2 图93 I与0的关系 图94 吸收线轮廓与半宽度 K0 I0 0 0 原子吸收分光光度法原子吸收分光光
4、度法 由图93可以看出，在频率为0处透过的光最少，亦即吸收的光最多，我们把这种情况叫作原子蒸气在特征频率0处有吸收线。可见，原子的吸收线并不是几何学上的线，而是具有一定的宽度，通常称之为谱线轮廓（或形状）。若将吸收系数K随入射光的频率而变化的关系作图（如图94），则吸收线轮廓的意义更清楚。表示表示吸收线轮廓特征的值，是吸收线中心的频率（或波长）以及吸收线的半宽度。由图94可见，在频率0处，吸收系数有一极大值K0，在距0某一点，K值为零。吸收线在中心频率两侧具有一定的宽度，通常以吸收系数等于极大值的一半（K0/2）处，吸收线轮廓上两点见的距离（即两点间的频率差），来表示吸收线的宽度，称为吸收线的
5、半宽度，以表示。其数量级约为0.001O.01nm。同样，发射线也具有宽度，不过其宽度要窄得多，一般为0.00050.002nm。在实际工作中，目前都是用测定吸收线中心的极大吸收系数，来计算待测元素的含量，这种方法称为峰值吸收。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 当原子蒸气的厚度L一定时，设-KL=-K；将透光度I/Io的倒数取对数，称为吸光度A，则（91）式可简化为：A=-lg（I/Io）=KC （9-2）即吸光度A与浓度C成线性关系。在确定实验条件下，蒸气中的原子浓度与样品中被测元素的实际含量成正比。在实际分析中，只需测量样品溶液的吸光度与相应的标准溶液的吸光度，即可根据标准溶液的已知浓
6、度计算出样品中待测元素的浓度。公式（9-2）就是原子吸收分光光度法定量分析的理论依据。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 第三节仪器装置第三节仪器装置 原子吸收光谱分析所用的仪器称为原子吸收分光光度计，或称原子吸收光谱仪。原子吸收分光光度计分单光束型原子吸收分光光度计和双光束型原子吸收分光光度计两种。单光束原子吸收分光光度计结构如图9-5所示。图9-5单光束原子吸收分光光度计示意图 原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 一、原子吸收分光光度计的组成1光源光源的作用是辐射待测元素的共振线，作为原子吸收分析的入射光。光源必须具备以下性能：光源要能发射待测元素的共振线，而且强度要足够大；光源发射的
7、谱线的半宽度要很窄（是锐线光源），应小于吸收线的半宽度，以保证测定的灵敏度和峰值吸收的测量。辐射光的强度要稳定，而且背景发射要小。在原子吸收分光分析中，能作为光源的有空心阴极灯、无极放电灯和蒸气放电灯。应用最广泛的是空心阴极灯。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 2原子化系统原子化系统的作用是提供一定的能量，将试样中待测元素由化合态转变为基态原子蒸气，并使其进入空心阴极灯的辐射光程。（1）火焰原子化器 火焰原子化是由燃烧气体如乙炔-空气、氢气-空气等提供足够高的温度，有效地使试样蒸发、分解，并使待测元素原子化。雾化器 雾化器的作用是将样品雾化产生粒径微细均匀的气溶胶。混合室 混合室的作用是将
8、由雾化器来的粒径较大的气溶胶凝结为大液珠，沿泄液管排走；余下的气溶胶与燃气、助燃气预先混合均匀进入燃烧器，以减少火焰的扰动。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 燃烧室 燃烧室的作用是将进入火焰的气溶胶原子化，产生待测元素的基态原子。当采用不同的燃烧器时，注意调整燃烧器的狭缝宽度和长度，以适应不同的燃烧气的燃烧速率，防止回火爆炸。火焰原子化法的优点是火焰稳定，燃烧安全，背景噪音低，操作简便，应用范围广。不足之处是火焰起稀释作用，样品利用率较低，相对无火焰原子化法灵敏度较低。（2）无火焰原子化 无火焰原子化的方法很多，目前应用较多的原子化装置是高温石墨炉原子化器。高温石墨炉原子化法是将样品夹在内
9、径为4mm，外径为6mm，长约53mm的石墨管中，使样品发生蒸发、热解、还原及生成碳化物等化学反应，最终生成原子化的蒸气。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 电热高温石墨管原子化器使试样原子化的程序一般包括一下四个步骤：干燥 主要是除去溶剂。灰化（分解）主要是使待测物的盐类分解，并赶走阴离子、破坏有机物及除去易挥发的基体。原子化 原子化的作用是使以化合物形式存在的待测元素蒸发并解离为基态原子。高温除残 将温度升至大于3000的高温数秒钟，净化、除去石墨管炉中残留的分析物，以减少或避免记忆效应，冷却后又可进行下一个试样的测定。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 与火焰原子化法相比较，石墨炉原
10、子化法的主要优点是：具有较高的并且可调的温度；气态原子在测定区停留的时间比在火焰中长1001000倍；液体或固体试样均可测定，而且用量极少；原子化效率高，试样利用率达百分之百；灵敏度高，其绝对检出极限可达10610-14；由于是在充有惰性气体的气室中，并有强还原性石墨介质的条件下进行原子化的，因此有利于难解离氧化物的原子化。除残 温 原子化 度 灰化 干 燥 时 间 图96石墨炉升温程序示意图 原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 石墨炉原子化法的主要缺点是：由于取样量少，试样组成的不均匀性影响较大，所以石墨炉原子化法的精密度不如火焰原子化法好；有时记忆效应严重；石墨炉原子化法的设备复杂、价格
11、昂贵。3光学系统 光学系统又称分光系统或单色器。原子吸收分光光度计的光学系统主要由色散元件、狭缝及凹面反射镜组成。图9-7是常用的分光系统的光路图之一。图9-7分光系统示意图 原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 4检测系统（1）检测器 检测器的作用是将单色器分出的光讯号进行光点转换。在原子吸收分光光度计中常用光电倍增管做检测器。（2）放大器 放大器的作用是将光电倍增管输出的电压信号进行放大。（3）对数变换器 对数变换器的作用是使信号在进入指示仪表之前，进行对数变换，使给出的电压信号变化与试样浓度呈线性关系，在指示仪表上显示出与试样浓度成正比例的数值。（4）指示仪表 测定值最终由指示仪表表示出
12、来。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 二、原子吸收分光光度计的操作（1）安放待测元素的空心阴极灯，调至适当的灯电流。仪器要充分预热到正常的工作状态才能开始使用。（2）调节狭缝和燃烧器高度。（3）选择并调整好待测元素的特征波长。（4）调节燃气如空气-乙炔流量、点火，并调整火焰至所需的工作状态。（5）用电表或记录器指示吸光度。喷入蒸馏水，调零，吸入试液，数秒种后吸光度读数达到平衡位置，读数。（6）取下试液，换上蒸馏水记录零线。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 （7）吸入与试液浓度相近似的标准溶液，待吸光度读数平衡后读数，再换上蒸馏水记录零线，这样就完成一份未知试液的简单测定。（8）记录如下
13、条件：空心阴极灯的种类，灯电流，狭缝宽度，火焰的测定位置，测定波长，燃气气压或流量，助燃气气压或流量，单位时间内对试液的吸入量等。对于同一份试液重复测定的次数，可根据所需的准确度及仪器的稳定性来决定。一般测定四、五份未知试液后，重复测定标准溶液一次，以检查仪器测定过程中的稳定情况。如果待测元素浓度太高，吸光度大于1.0时，可转动燃烧器减少吸收光路的长度，从而降低灵敏度。如果待测元素浓度太低，可采用标尺扩展装置。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 第四节定量分析方法第四节定量分析方法一、灵敏度（S）1.百分灵敏度在火焰原子吸收光谱分析中，通常把能产生1%吸收（或0.0044吸光度）时，待测元素
14、在水溶液中的浓度（g/mL），称为百分灵敏度或相对灵敏度。可用g/mL/1%或ppm/1%表示。百分灵敏度的测定，不是必须测出1%吸收时的浓度，它可以按下式计算S=g/mL/1%式中：C被测溶液的浓度（g/mL）；A被测溶液的吸光度。C0.0044 A原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 2绝对灵敏度绝对灵敏度定义为能产生1%吸收（或0.0044吸光度）时，待测元素在水溶液中的质量。常用pg/1%或g/1%表示（1pg=10-12g）。二、检出极限（DL）1.相对检出极限在火焰原子吸收光谱分析中，通常把能产生二倍标准偏差的读数时，待测元素在水溶液中的浓度，定义为相对检出极限。用g/mL或ppm
15、表示。相对检出极限可由下式计算 DL=g/mL C2 A原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 式中：C待测元素在水溶液中的浓度（g/mL）；A待测溶液的吸光度；标准偏差（噪音电平）。是指空白溶液或接近空白的标准溶液，经至少十次连续测定，所得吸光度值算出的。2.绝对检出极限在石墨炉原子吸收光谱分析中，通常把能产生二倍标准偏差的读数时，待测元素的质量，定义为绝对检出极限。通常用Pg或g表示。一些常见元素的原子吸收分析的灵敏度和检出极限见表9-1。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 测 定波 长火焰原子化法石墨坩埚法元 素（nm）检出极限（g/mL）灵敏度（g/mL1%）绝对检出极限（g）绝 对
16、灵 敏 度（g/1%）Ag328.10.0020.08310-14110-13Al*309.30.021.1110-12As193.70.051Au242.80.010.5110-12Ba*553.60.0080.4610-12Bi223.10.0250.7Ca*422.7 0.00050.03410-13Cd228.80.0020.03310-15810-14Co240.70.010.1210-12表表 9-1 9-1原子吸收分光光度法测定部分元素的灵敏度和检出极限原子吸收分光光度法测定部分元素的灵敏度和检出极限 原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 测 定波 长火焰原子化法石墨坩埚法元 素
17、（nm）检出极限（g/mL）灵敏度（g/mL1%）绝对检出极限（g）绝 对 灵 敏 度（g/1%）Cr357.90.0030.15210-12Cu324.70.0010.1610-13Fe248.30.0050.15110-12Ga287.40.052.3110-12Hg253.70.2515810-11K766.5 0.0020.1Mg285.2 0.00010.008410-14Mn279.50.0020.08310-14210-13Na589.0 0.00020.04Ni232.00.0020.1原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 测 定波 长火焰原子化法石墨坩埚法元 素（nm）检出极
18、限（g/mL）灵敏度（g/mL1%）绝对检出极限（g）绝 对 灵 敏 度（g/1%）Pb283.30.010.5210-12Sb217.50.041Se196.00.052910-12Si*251.60.021.2510-14Sn224.60.011.2Sr460.70.0020.2110-12Ti*264.30.041.4410-11V*318.40.041.3Zn213.8 0.0010.04310-14用Perkin-Elmer403型原子吸收分光光度计。用Perkin-Elmer303型原子吸收分光光度计。*用N2O-C2H2火焰。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 三、定量方法 1
19、.工作曲线法原子吸收光谱分析的工作曲线法，与紫外-可见分光光度分析法中的工作曲线法相似。根据样品的实际情况，配制一系列不同浓度的与样品溶液基本组成相近的标准溶液。在选定的实验条件下，用空白溶液（参比液）调零后，将所配制的标准溶液由低浓度到高浓度依次喷入原子化装置，分别测定其吸光度A。以待测元素的浓度C（或所取标准溶液的体积V）为横坐标，以吸光度A为纵坐标绘制A-C标准工作曲线，如图9-8所示。然后在完全相同的实验条件下，喷入待测试样溶液，根据测得的吸光度Ax，由标准工作曲线求出试样中待测元素的含量Cx。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 吸光度A溶液浓度C 待测元素吸光度待测元素浓度图9-8
20、吸光度-浓度标准工作曲线 标准工作曲线法具有简单、快速的特点，可用于同类大批量样品的分析。但是它只适用于样品组成简单或共存元素没有干扰的试样。它的主要缺点是基体的影响较大。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 为保证测定的准确度，采用工作曲线法时应注意以下几点：标准溶液的浓度 所配标准溶液的浓度，应在吸光度与浓度成直线关系的范围内，其吸光度值应在0.2 0.8之间，以减少读数误差。标准溶液的基体组成 标准溶液的基体的组成应与待测试样尽可能一致，以减少因基体不同而产生的误差。操作条件 整个测定过程中，光源、喷雾、火焰、单色器通带、检测器等仪器的操作条件应当保持恒定。空白调零 将含有与试样相似组分
21、，而不含待测元素的空白溶液预先喷雾，用于仪器调零，以扣除本底空白；或测量其吸光度，从试样的吸光度中扣除。每次测定都应同时绘制标准工作曲线。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 2标准加入法若试样的基体组成复杂，待测试样的确切组成不清，或测定纯物质中极微量的杂质元素时，往往采用标准加入法。取若干份（不少于四份）体积相同（例如均为10mL）的试样溶液于型号相同的若干个比色管中，从第二个比色管开始依次分别加入浓度为C0的标准溶液的体积为V0、2V0、3V0、4V0等。然后用溶剂或蒸馏水稀释至相同的体积后摇匀。在相同的实验条件下，依次测得各比色管中溶液的吸光度为Ax、A1、A2、A3、A4等.以吸光度
22、A为纵坐标,以所取标准溶液的体积（或以比色管中标准溶液的浓度而不是原来标准溶液的浓度）为横坐标绘制A-C曲线如图9-9所示。外延曲线与横坐标相交于一点（Cx），此点即为稀释后的试样溶液中待测元素的浓度。由此即可求得原试样溶液中待测元素的浓度。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 CAxCxA图9-9标准加入法工作曲线 原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 使用标准曲线法应注意以下几点：待测元素的浓度应与其对应的吸光度呈直线关系。在第二个比色管中加入的标准溶液与试样溶液的浓度之比应当接近。这可以通过试喷试样溶液和标准溶液，比较两者的吸光度来判断。标准加入法只能消除基体效应带来的影响，不能消除分子
23、吸收、背景吸收带来的影响。绘图中形成斜率太小的曲线，容易引起较大的误差。绘制曲线最少应采用四点（包括试样溶液）来作外推曲线，以减少实验误差。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 3直接加入法和紧密插入法直接比较法对低浓度范围的测定使用，其测定的基础是光吸收定律，即吸光度与浓度成正比。实际分析中要求样品溶液和标准溶液的吸光度相近。样品溶液中待测元素的含量按下式计算:式中：AS标准溶液的吸光度；AX样品溶液的吸光度；CS标准溶液中的浓度；CX样品溶液中的浓度。C x=C s A xA s原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 紧密内插法，实质上是利用工作曲线中的一小部分，选取曲线上接近的两点作为标准
24、，这两点连线可看作近似于直线。待测元素的工作曲线往往不是一条直线，特别在高吸光度区域内，常常发生不同程度的弯曲，此时可用紧密内插法定量。方法是先用直接比较法试测试样中待测元素的大致浓度，然后配制2份标准溶液，一份标准溶液的浓度比被测溶液中待测元素的浓度高，另一份标准溶液的浓度比被测溶液中待测元素的浓度低，同时测定这两份标准溶液和被测试液的吸光度，然后连接这两点标准以用作工作曲线，从曲线中可查得待测元素的浓度，如图9-10所示。C1CxC2A2AxA1图9-10紧密插入法 4间接分析法 原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 第五节操作条件的选择和干扰现象的排除第五节操作条件的选择和干扰现象的排除
25、一、操作条件的选择 1.空心阴极灯工作电流的选择 选择适当浓度的待测元素的标准溶液，使其吸光度在0.20.6之间；空心阴极灯预热稳定后（约需1030min），以12mA的步幅改变灯电流，测定吸光度；绘制灯电流吸光度曲线，选择吸光度高的灯电流作为工作电流。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 2.火焰的选择 一般的选择原则是，若在火焰中容易生成难解离化合物的元素以及易生成耐热氧化物的元素，应当选用高温火焰；而对于易电离易挥发的碱金属元素，应当选用低温火焰。原子吸收分光光度计所采用的火焰，主要是乙炔空气和乙炔一氧化二氮。乙炔空气火焰是应用最广的火焰，火焰温度可达2300，能够测定大多数元素；乙炔一
26、氧化二氮火焰的温度高，可达2900，并可形成还原性很强的气氛，用于测定在乙炔空气火焰中难解离的元素，如：铅、硅、硼、钨、钒、锆等。除以上两种火焰外，还有空气氢气火焰，它温度低，但在短波部分吸收少，适合于测定分析线在230nm以下的元素。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 3.分析线的选择 常选用最灵敏的共振线作为分析线。但为了克服某些干扰，以及待测元素含量高时，也可选择次灵敏线或其他谱线作为分析线。常见元素的分析线和火焰类型见表92。4.吸收高度选择吸收高度指光通过火焰的高度。合适的火焰高度应当通过实验来选择。其方法是喷入一定浓度的标准溶液，缓慢移动燃烧器，每改变一定高度重调零点，然后测定其
27、吸光度，在获得最大吸收处即为合适的火焰高度。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 元素分析线（nm）检出限（g/mL）火焰元素分析线（nm）检出限（g/mL）火焰Ag328.10.002ALa550.15BAl309.30.01BLi670.80.0005AAs193.70.2CMg285.20.0001AAu242.80.01AMn279.50.0015AB249.82BMo313.30.025BBa553.61ANa598.00.002ABe234.90.01BNi232.00.002ABi223.10.05APb283.30.01ACa422.70.001APd244.80.01ACd2
28、28.80.002APt265.90.05ACo240.70.004ASb217.60.15ACr357.90.004ASi251.60.3BCu324.80.0015ASn224.60.01AFe248.30.006ATi364.30.07BHg253.70.5AV318.50.04BK766.50.002AZn213.90.0008A表表9 92 2常见元素的分析线和火焰类型常见元素的分析线和火焰类型 注:表中火焰类型中A表示空气-乙炔火焰；B表示乙炔-一氧化二氮火焰；C表示空气-氢气火焰。本表中的检出限与表9-1中的有出入，是由于实验条件不同引起的。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法
29、5.狭缝宽度的选择 合适的狭缝宽度可通过实验确定，具体方法是：将试液喷入火焰，调节狭缝宽度，测定不同狭缝宽度时的吸光度。当测得在某一狭缝宽度时，吸光度趋于稳定，再调整狭缝时，吸光度立即减少。不引起吸光度减小的最大狭缝宽度，就是应该选择的最合适的狭缝宽度。6.助燃气体与燃气的流量比 最佳流量比应通过实验选定，即配制一标准溶液喷入火焰，再固定助燃气流量的条件下，改变燃气流量，测出吸光度值。吸光度最大时的燃气流量，就是最佳燃气流量。实际工作中，对空气-乙炔火焰调节流量，使火焰呈淡蓝色状态下进行测定；一氧化二氮-乙炔火焰调节流量比1：1左右。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 7.试液提取量的选择一
30、般选择试液提取量在36ml/min 范围，具有最佳吸收灵敏度。最佳试液提取量应通过实验选择，具体方法是：在保持一定的燃助比与一定的总气体流量的条件下，调节毛细管与喷嘴口之间的相对位置，改变试液提取量，测定吸光度随雾化器提取量的变化，当达到最大吸光度值时的提取量，就是最佳试液提取量。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 二、干扰现象的排除 1化学干扰常见的化学干扰形式有：与共存组分生成更稳定的化合物；生成了难熔的氧化物、氮化物或碳化物；几种消除化学干扰最常用的方法：（1）加入释放剂（抑制剂）可加入一种试剂如过量的金属盐类，使之与试液中的干扰元素形成更稳定或更难离解的化合物，从而使待测元素释放出来
31、，从而达到消除干扰的目的。所加入的这种试剂称为释放剂或抑制剂。常用的释放剂有La、Sr、Mg、Ca 等的盐类。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 （2）加入保护剂（又称配合剂或保护络合剂）保护剂的作用机理有三种形式：保护剂与待测元素形成稳定配合物，使待测元素不再与干扰元素化合成难解离的化合物；保护剂与干扰元素形成稳定配合物而不与待测元素反应；保护剂与待测元素、干扰元素均形成稳定的配合物，避免待测元素与干扰元素形成难挥发的化合物。一些常用的抑制干扰的试剂见表93。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 测定元素试剂类型干扰元素MgLa释放剂Al,Si,PO43-,SO42-Mg,Ca,BaSr释
32、放剂Al,Be,Fe,Si,NO3-,SO42-,PO43-CaMg释放剂Al,Si,PO43-,SO42-Mg,K,NaBa释放剂Al,FeMgCa释放剂Al,FMgSr释放剂Al,FCaMg+HClO4释放剂Al,P,Si,SO42-Ca,Mg,BaSr+HClO4释放剂Al,P,BSrNd,Pr释放剂Al,P,BCa,SrNd,Sm,Y释放剂Al,P,B表表9 93 3常用的抑制干扰的试剂常用的抑制干扰的试剂 原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 测定元素试剂类型干扰元素Ca,ZnFe释放剂SiCrLa释放剂Al,PCrY释放剂Al,BMgNi释放剂Al,SiMg,Ca,Sr,Ba甘油高
33、氯酸保护剂Al,Fe,Th,稀土,Si,B,Cr,Ti,PO43-,SO42-Na,CrNH4Cl保护剂AlMoNH4Cl保护剂Sr,Ca,Ba,PO43-,SO42-CrNH4Cl保护剂Fe,Mo,W,MnCa乙二醇保护剂PO43-Ca甘露醇保护剂PO43-原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 测定元素试剂类型干扰元素Ca,Sr葡萄糖保护剂PO43-Ca水杨酸保护剂AlCa乙酰丙酮保护剂AlCa,Sr蔗糖保护剂P,BMg,CaEDTA配合剂AlMg,Ca8-羟基喹啉配合剂AlCrK2S2O7配合剂Al,Fe,TiCrNa2SO4配合剂可抑制16种元素的干扰Na2SO4+CuSO4可抑制镁等十
34、几种元素的干扰原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 （3）加入缓冲剂 即在标准溶液和式样溶液中，都加入大量的干扰成分，当加入量达到一定值时，可使干扰趋于稳定，不再变化。这种含有干扰成分的试剂称为缓冲剂。但这种方法不是很理想的，因为它大大地降低了测定的灵敏度，并且不是经常有效的。（4）化学分离 如用上述方法不能满意解决时，则样品必须经过萃取、离子交换、沉淀等化学分离处理以除去干扰元素。最常用的化学分离方法是有机溶剂萃取分离。（5）改变火焰温度 对某些由于生成难熔、难解离化合物的干扰，可以通过改变火焰的种类，提高火焰的温度来消除。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 2物理干扰物理干扰是指试样在转
35、移、蒸发和原子化过程中，由于试样任何物理性质（如溶质或溶剂的粘度，表面张力等）的变化而引起的吸光度下降的现象。它主要影响试样喷入火焰的速度、雾化效率、雾滴大小及其分布、溶剂与固体颗粒的蒸发等，是一种非选择性干扰。消除物理干扰一般采用以下方法：配制与待测试液基本相一致的标准溶液，这是最常用的防止物理干扰的方法；当配制与待测试液基本相一致的标准溶液有困难时，可采用标准加入法；原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 当待测元素在试液种浓度较高时，可以用稀释溶液的方法来降低或消除物理干扰；在试液中加入有机溶剂，改变试液的粘度合表面张力，提高喷雾速率和雾化速率，增加基态原子在火焰中的停留时间，提高分析的灵
36、敏度；另一方面，加入有机溶剂灰增加火焰的还原性，从而使难挥发、难熔化合物解离为基态原子，多数情况下，有机溶剂使用酮类或酯类效果较好。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 3电离干扰电离干扰使由于原子发生电离引起的干扰。原子电离的结果使火焰中存在的待测元素的基态原子数减少，导致吸光度下降，从而使测定结果偏低。由于原子电离引起的基态原子数减少的数量，与火焰温度和该元素的电离电位有关。火焰温度越高，元素的电离电位越低，则电离度越大，基态原子数减少越多。因此，电离干扰主要发生于电离电位较低的碱金属和碱土金属。消除电离干扰的方法一是通过控制或改用较低温度的火焰来排除；另一方法是加入消电离剂（如钠、钾、铷
37、、铯等），这些易电离元素在火焰中强烈电离，将抑制待测元素基态原子的电离作用。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 4光谱干扰这种干扰主要来自仪器和光源，有时也与共存元素有关。它通常使分析线与相邻谱线不能完全分开，或者分析线有时会被火焰中待测元素的原子以外的其它成分所吸收，从而降低了测定的灵敏度，使标准曲线弯曲。消除光谱干扰的方法是减小狭缝宽度或选用其它的分析线，或使标准试样和待测试样的组成更接近以抑制干扰的发生。5背景干扰（1）背景吸收 它是指待测元素的基态原子以外的其它物质对共振线产生吸收而造成的干扰，是一种非原子性吸收。背景吸收包括光散射、分子吸收和火焰吸收。原子吸收分光光度法原子吸收分光
38、光度法 光散射是由于浓的试样溶液在火焰中形成了高度分散的固体颗粒，它对入射光产生散射作用，使其中一部分不能进入单色器，造成假吸收，使测定结果偏高。光散射与入射光的波长成反比，随基体浓度的增大而增大。分子吸收是宽带吸收，分子吸收干扰使吸光度值增大，分析结果偏高。这是由于在原子化时，其中存在的某些基态分子，其吸收带与待测元素共振线重迭，从而导致吸光度增加。应用低温火焰时，碱金属卤化物在大部分紫外区有吸收，若与被测元素吸收线重迭，就能发生分子吸收干扰。采用高温火焰（如N2OC2H2火焰）可使分子质点离解而消除干扰。被测溶液中的无机酸也可产生分子吸收。硝酸、盐酸的分子吸收很小，因此宜采用其作介质，而避
39、免用磷酸、硫酸。火焰气体燃烧时，半分解产物OH、CH、C2、CN等在远紫外区会产生分子吸收干扰。这种干扰可通过调整零点予以消除，对结果影响不大，但严重影响稳定性。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 （2）火焰发射 主要是分子带的发射，如OH、CH、C2、CN等。以高温氧化亚氮-乙炔火焰比较严重。这种干扰在交流放大系统中，只增加噪音，可适当增加灯电流，以提高辐射强度来改善信噪比。消除背景吸收干扰的最简单的方法是配制一个组成与试样溶液完全相同，只是不含有待测元素的空白溶液，以此调零即可消除背景吸收；也可采用邻近非吸收线扣除背景，或采用氘灯校正法等扣除背景干扰。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法
40、 第六节原子吸收分光光度法的应用第六节原子吸收分光光度法的应用一、测定前的准备 1试样的处理 通常需将固体试样制备成溶液。在分解试样的过程中，应尽可能不引进对被测元素有干扰的物质。无机固体试样的分解，通常可采用酸分解法、碱熔融法或高压溶样法。有机固体样品，用干法或湿法（先在电炉上处理，然后在高温炉中灼烧）消化有机物，再将消化后的残留物溶解再适当的溶剂中。如果湿As、Se、Hg、Sb、Cd、Pb等易挥发的元素，应用湿法灰化。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 固体样品也可利用石墨炉原子化器直接分解，控制温度，在原子化阶段前，在干燥和灰化阶段使有机物基体除去。试样中溶质含量一般应控制在12%，不
41、超过5%。无机液体试样一般可直接进样。浓度过高，用水适当稀释。有机液体试样，可以用相同的有机液体作空白，如果干扰测定，用HNO3、HCl、HClO4消解后测定。在火焰原子化法中，以稀盐酸活硝酸作介质为佳，因为硫酸有分子吸收，磷酸产生化学干扰。在石墨炉法中，采用硝酸为介质，由于一些金属氯化物在灰化阶段易挥发造成损失（例如Cd、Zn等）或产生基体干扰（NaCl、CaCl2、MgCl2等）。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 2标准溶液的配制以制备试样用的同样溶剂，来制备待测元素的标准溶液。先配制浓度为1 mg/mL的储备液，然后按需要逐级稀释，酸度约1%盐酸。一般，浓度小于1g/mL 的标准溶液
42、，应在当天配制。稀标准溶液宜贮存于聚乙烯塑料瓶中。标准系列浓度的最佳范围约为能得到0.10.5的吸光度值。一般以等差间隔配制5个点，并随带空白。标准系列溶液应含有与试液大致相同的酸度和基本元素。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 二、原子吸收分光光度计的应用实例 实验一 铅的原子吸收分光光度计测定基本原理基本原理试样经处理后，导入原子吸收分光光度计中原子化，吸收283.3nm共振线，其吸光度与铅含量成正比，由铅标准溶液绘制的标准曲线比较定量。试剂与仪器试剂与仪器 试剂（a）硝酸（b）6N硝酸量取38 mL硝酸，加水稀释至100mL。（c）0.5%硝酸量取1 mL硝酸，加水稀释至200mL。（
43、d）10%硝酸量取10.5 mL硝酸，加水稀释至100mL。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 （e）过硫酸铵（f）铅标准溶液精密称取1.0000g金属铅（99.99%）分次加入6N硝酸溶解，总量不超过37mL，移入1000 mL容量瓶中，加水稀释至刻度。此溶液每毫升相当于1mg铅。铅标准使用液:吸取10.0 mL铅标准溶液置于100 mL容量瓶中，加0.5%硝酸稀释至刻度。再吸上述稀释液10.0 mL，置于1000 mL容量瓶中，加0.5%硝酸稀释至刻度，即为每毫升相当于1g铅的标准使用液。仪器 原子吸收分光光度计。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 测定步骤测定步骤（a）试样处理（）谷
44、类试样除去外壳，磨碎，过20目筛，混匀。称取1.05.0g置于瓷坩埚中，加5 mL硝酸放置30min，小火蒸干，继续加热炭化，移入高温炉中，500灰化1h，取出放冷，再加1 mL 硝酸浸湿灰分，小火蒸干。称2g过硫酸铵复盖灰分，再移入高温炉中，800灰化20min，冷却后取出，以0.5%硝酸溶液将其全部转移入100 mL容量瓶中，并稀释至刻度，摇匀备用。（）饮料、酒、醋等 吸取2 mL试液入100 mL容量瓶中，用0.5%硝酸稀释至刻度，摇匀备用。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 （b）测定吸取0.05、1.0、2.0、3.0、4.0 mL铅标准使用液分别置于100 mL容量瓶中，用0.5
45、%硝酸稀释至刻度，摇匀。将试样处理液，空白溶液和标准铅的系列溶液分别导入火焰进行测定。测定条件：灯电流7.5mA，波长283.3nm，狭缝0.2nm，空气流量7.5L/min，乙炔流量1 L/min，灯头高度3mm，氘灯背景校正。以吸光度为纵坐标，铅标准溶液浓度为横坐标绘制标准曲线，由试液的吸光度从标准曲线上查出试液中铅的含量。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 计算计算 W1000 （A-A0）V V10001000式中：A 测定用试液中铅的含量（g/mL）A0试剂空白液中铅的含量（g/mL）W样品的重量（体积）（g或mL）V样品处理后的总体积（mL）讨论讨论（a）要求使用去离子水，即蒸馏
46、水再经离子交换树脂处理过的水，或蒸馏水再经全部玻璃蒸馏器重新蒸馏过的双蒸水。（b）所用玻璃仪器均以1020%硝酸浸泡24h以上，用水反复冲洗，最后用去离子水冲洗晾干后，方可使用。样品中铅含量（mg/kg）=原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 实验二 可食水产类动物体中铜含量的测定基本原理基本原理 样品经处理后，导入原子吸收分光光度计中，原子化后，吸收324.8nm共振线，其吸光度与铜的含量成正比，与标准系列比较定量。试剂与仪器试剂与仪器试剂（a）硝酸（b）硝酸（1：4）（c）硝酸（4：6）（d）硝酸（0.5：99.5）原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 （e）铜标准溶液准确称取1.0000
47、g金属铜（质量分数99.99），分次加入硝酸（4：6）溶解，总量不超过37mL,移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度。此溶液每毫升相当于1.0mg铜 （f）铜标准使用溶液吸取铜标准溶液10.0mL置于100mL容量瓶中，用硝酸（0.5:99.5）稀释至刻度，摇匀，如此多次稀释至每毫升相当于1.0g铜即可。仪器原子吸收分光光度计马弗炉捣碎机 原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 测定步骤测定步骤（a）样品处理取水产类样品可食部分捣碎成匀浆，称取1.005.00g样品，置于石英坩埚或瓷坩埚中，加5mL硝酸，放置0.5h，小火蒸干，继续加热炭化，移入马弗炉中，于（50025）下灰化1h，取出放冷
48、，再加1mL硝酸浸湿灰分，小火蒸干。再移入马弗炉中，于500灰化0.5h，冷却后取出，以1mL硝酸（1：4）溶解4次，移入10mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，混匀备用。同时做空白试验。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 （b）测定吸取0，1.0,2.0,4.0,6.0,8.0,10.0mL铜标准使用溶液，分别置于10mL容量瓶中，加硝酸（0.5:99.5）稀释至刻度，混匀。容量瓶中的溶液每毫升分别相当于0，0.10,0.20,0.40,0.60,0.80,1.00g铜。将样品溶液、试样空白液和各浓度的铜标准稀释液分别导入最佳条件火焰原子化器进行测定。参考条件：灯电流，波长324.8nm，光谱通带0.5nm，空气流量9L/min，乙炔流量2L/min，灯头高度6mm，氘灯背景校正。以铜标准溶液含量和对应的吸光度绘制标准曲线，由样品液的吸光度值可从标准曲线上查出样品液中铜含量。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 计算计算样品中铜含量可由下式求出：式中：A1测定用样品液中铜的质量，g/mL；A0试剂空白液中铜含量,g/mL；V1样品溶液总体积，mL；m样品量，g。说明说明火焰原子化时，铜原子再层流火焰中分布较广，因而燃烧器位置不如其它元素重要。铜含量（A1A0)V11000m1000mg/kg()
