原子吸收光谱分析基本原理与原子吸收光谱仪-1

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引入
据新华社报道，美国一家独立实验室今年 月抽检了美国市 据新华社报道，美国一家独立实验室今年9月抽检了美国市 场上33个品牌的红色系唇膏。检测结果显示， 场上 个品牌的红色系唇膏。检测结果显示，61%的口红含 个品牌的红色系唇膏 的口红含 含铅量从0.03ppm至0.65ppm不等。但没有一种口红在 不等。 铅，含铅量从 至 不等 包装上标注含铅。这份名为《毒吻：含铅口红的问题》 包装上标注含铅。这份名为《毒吻：含铅口红的问题》报告 称，含铅量较高的口红包括：欧莱雅纷泽滋润正红色唇膏 含铅量较高的口红包括： (0.65ppm)、封面女郎鲜红色唇膏(0.56ppm)、迪奥魅惑暗红 、封面女郎鲜红色唇膏 、 色唇膏，而诸如露华浓等品牌的口红不含铅， 色唇膏，而诸如露华浓等品牌的口红不含铅，价格也相对便 这些口红均由美国制造。 宜。这些口红均由美国制造。 ---- 2007年10月15日 07:40 每日经济新闻 年 月 日
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仪器结构
光源 检测系 统
分光系 统 原子化 系统
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光源
作用：产生原子吸收所需要的特征谱线。 作用：产生原子吸收所需要的特征谱线。 谱线 要求：能发射待测元素的共振线；能发射锐线；辐射光强度大，稳定性好; 要求：能发射待测元素的共振线；能发射锐线；辐射光强度大，稳定性好; 寿命长；价格便宜。 寿命长；价格便宜。 类型：空心阴极灯、无极放电灯、蒸气放电灯、激光光源灯。 空心阴极灯、无极放电灯、蒸气放电灯、激光光源灯。 要测定化妆品中的铅应该选择什么光源？？ 问题 ：要测定化妆品中的铅应该选择什么光源？？
优点：辐射光强度大，稳定，谱线窄，灯容易更换。 优点：辐射光强度大，稳定，谱线窄，灯容易更换。 缺点：每测一种元素需更换相应的灯。 缺点：每测一种元素需更换相应的灯。
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原子化系统
作用： 待测样中待测元素变成气态 作用：将待测样中待测元素变成气态 的基态原子。 的基态原子。 种类：火焰原子化器； 种类：火焰原子化器； 石墨炉原子化器。 石墨炉原子化器。 原子化器
电位分析法和 （2）电位分析法和可见分光光度法另外两种方法易受溶液中共存
成分干扰。 成分干扰。
解决方法：原子吸收分光谱法是解决这类问题非常好的一种方法 是解决这类问题非常好的一种方法。 解决方法：原子吸收分光谱法是解决这类问题非常好的一种方法。
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本章训练项目
用原子吸收分光光度法对化妆品中的铅、 用原子吸收分光光度法对化妆品中的铅、镉等重金 属的含量进行检测评价
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3.元素的特征谱线
（1）各种元素的原子结构和外层电子排布不同 各种元素基态→第一激发态: 跃迁吸收能量不同——具有特征性 具有特征性——最易 各种元素基态→第一激发态: 跃迁吸收能量不同 具有特征性 最易 发生，吸收最强，最灵敏线 发生，吸收最强，最灵敏线——特征谱线 特征谱线 （2）利用原子蒸气对特征谱线的吸收可以进行定量分析
镁ห้องสมุดไป่ตู้
※ 400d 能
铅
※
1000d
能
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基态
激发态
基态
출처: KISDI
激发态
原子吸收光谱法特点
1、灵敏度高，检出限低。 、灵敏度高，检出限低。 2、准确度高。 、准确度高。 3、选择性好。 、选择性好。 4、 操作简便，分析速度快。 、 操作简便，分析速度快。 5、应用广泛。 、应用广泛。 6、分析不同元素，必须使用不同元素灯。 、分析不同元素，必须使用不同元素灯。 7、对于复杂样品需要进行化学预处理。 、对于复杂样品需要进行化学预处理。
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火焰类型： 火焰类型：
化学计量火焰：度高，干扰少，稳定，背景低， 化学计量火焰：度高，干扰少，稳定，背景低， 常用。 常用。 富燃火焰：原性火焰，燃烧不完全， 富燃火焰： 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。 形成难熔氧化物的元素Mo、Cr稀土等。 Mo 稀土等 贫燃火焰：焰温度低，氧化性气氛， 贫燃火焰：焰温度低，氧化性气氛，适用于碱 金属测定。 金属测定。
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目前我国的各级医疗保健单位，尤其是妇幼保健单位、 目前我国的各级医疗保健单位，尤其是妇幼保健单位、儿 童医院、综合医院等，已经将人体元素（铅、锌、铜、钙、 童医院、综合医院等，已经将人体元素（ 铁等）检测作为常规项目。如何选择一种适合的仪器， 镁、铁等）检测作为常规项目。如何选择一种适合的仪器， 是医院管理者在采购过程中面临的首要问题。 是医院管理者在采购过程中面临的首要问题。 随着临床医学的进步，最近开始应用于医疗卫生领域。原 随着临床医学的进步，最近开始应用于医疗卫生领域。 子吸收光谱分析在医学上的应用， 子吸收光谱分析在医学上的应用，才使得正确检测各种含 量在ppm 百万分率或百万分之几) ppb级 亿分之一 ppm( 亿分之一) 量在ppm(百万分率或百万分之几 或ppb级(10亿分之一 的微量 元素成为可能。目前， 元素成为可能。目前，原子吸收光谱分析检测微量元素在 临床中得到广泛的应用,各大医院均采用此方法, 临床中得到广泛的应用,各大医院均采用此方法,是彻底淘汰 生化法（锌原卟啉法、双硫腙法、其它比色法等）、 ）、电化 生化法（锌原卟啉法、双硫腙法、其它比色法等）、电化 学法的首选方法。 学法的首选方法。 原子吸收光谱分析法（AAS） 原子吸收光谱分析法（AAS）在疾病控制中心更是作为 金标准” “金标准”。
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古罗马的女性为使肤色更白而制造了一个帝国和种族灭亡的天大悲 在攻占古希腊后古罗马人发现，铅粉可以制成化妆品， 剧。在攻占古希腊后古罗马人发现，铅粉可以制成化妆品，能使女性的 皮肤变得白皙细嫩，更为漂亮。于是，古罗马女性乐此不疲， 皮肤变得白皙细嫩，更为漂亮。于是，古罗马女性乐此不疲，长期使用 铅来美白皮肤，使得铅蓄积在骨骼和软组织中、特别是脑中， 铅来美白皮肤，使得铅蓄积在骨骼和软组织中、特别是脑中，导致人体 生理功能下降，幼儿智力低下，行动异常。 生理功能下降，幼儿智力低下，行动异常。蓄积在罗马人体内的铅毒在 下一代人中充分发挥了杀伤力。古罗马特洛伊贵族35 35名结婚的王公有半 下一代人中充分发挥了杀伤力。古罗马特洛伊贵族35名结婚的王公有半 数不育。其余人虽能生育，但所生的孩子几乎个个都是低能儿和痴呆儿。 数不育。其余人虽能生育，但所生的孩子几乎个个都是低能儿和痴呆儿。 几代以后罗马皇室就再也找不到嫡亲的可以传位的子女了。 几代以后罗马皇室就再也找不到嫡亲的可以传位的子女了。
任务1 任务1：原子吸收分光光度计的基本操作 任务2 任务2： 分解制备样品 任务3 利用标准曲线法对化妆品中的铅、 任务3：利用标准曲线法对化妆品中的铅、镉等重金属的含 量进行测定 任务4 利用标准加入法对化妆品中的铅、 任务4：利用标准加入法对化妆品中的铅、镉等重金属的含 量进行测定 任务5 任务5：质量评价
可见铅在化妆品中属有毒物质， 可见铅在化妆品中属有毒物质，一定含量 的铅可造成人体皮肤等部位中毒， 的铅可造成人体皮肤等部位中毒，对人体 安全危害较大。 安全危害较大。国家化妆品卫生标准中规 化妆品中铅的总含量(以铅计) 定，化妆品中铅的总含量(以铅计)不得超 含乙酸铅的染白剂除外) 过4×10-5(含乙酸铅的染白剂除外)。可用 火焰原子吸收分光光度法与双硫腙萃取分 火焰原子吸收分光光度法与双硫腙萃取分 光光度法两种方法测定。 光光度法两种方法测定。
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2、原子吸收分光光度计 、
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分析流程
光源（发射特征谱线） 原子化器（试样转化为原子蒸气） 光源（发射特征谱线）→原子化器（试样转化为原子蒸气）→分 光系统（分离特征谱线） 信号转换、放大、显示） 光系统（分离特征谱线）→检测系统 （信号转换、放大、显示）
问题:请根据该流程简单设计原子吸收分光光度计. 问题:请根据该流程简单设计原子吸收分光光度计.
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原子吸收的概念
依据原子蒸气对特定谱线的吸收进行定量 基本原理 ：依据原子蒸气对特定谱线的吸收进行定量 分析。 分析。 测定对象：金属元素及少数非金属元素。（ 。（定量分 测定对象：金属元素及少数非金属元素。（定量分 析）。
应用领域:冶金、地质勘探、质检监督、环境检测、疾病控制等。 应用领域 冶金、地质勘探、质检监督、环境检测、疾病控制等。 冶金 原子吸收谱线轮廓
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原子吸收光谱产生 formation of AAS
吸收 光谱
产生共振吸收线（简称共振线） 产生共振吸收线（简称共振线）
第一激发态
态
发射一定频率 的辐射能量
产生发射共振线（也简称共振线） 产生发射共振线（也简称共振线）
发射 光谱
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几个基本概念(P171-172) 几个基本概念 共振吸收线: 1、共振吸收线:当电子吸收一定能量从基态跃迁到能量最低的 激发态时所产生的吸收谱线，称为共振吸收线，简称共振线。 激发态时所产生的吸收谱线，称为共振吸收线，简称共振线。 共振发射线：当电子从第一激发态跃回基态时， 2、共振发射线：当电子从第一激发态跃回基态时，则发射出 同样频率的光辐射，其对应的谱线称为共振发射线，也简称 同样频率的光辐射，其对应的谱线称为共振发射线， 共振线。 共振线。 分析线：用于原子吸收分析的特征波长的辐射称为分析线， 3、分析线：用于原子吸收分析的特征波长的辐射称为分析线， 由于共振线的分析灵敏度高，光强大常作分析线使用。 由于共振线的分析灵敏度高，光强大常作分析线使用。
模块三 原子吸收分光光度法
atomic absorption spectrometry,AAS 第一节 原子吸收分光光度法基本原理和原子 吸收分光光度计
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教学内容
基本原理 认识原子吸收 分光光度计
干扰的 消除
2学时理论 学时理论
2学时理论 学时理论
定量方法 和分析条件 的选择
2学时理论 学时实验 学时理论+3学时实验 学时理论
燃烧器
预混合室
雾化器 火焰原子化器
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无火焰原子化器
（2）火焰 问题：请选择测定化妆品中铅含量合适的火焰。 问题：请选择测定化妆品中铅含量合适的火焰。
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前提下 ， 尽量采 ） 保证待测元素充分离解为基态原子的前提下， 用低温火焰； 用低温火焰； b）火焰温度越高，产生的热激发态原子越多； （b）火焰温度越高，产生的热激发态原子越多； （ c） 火焰温度取决于燃气与助燃气类型 ， 常用空气 乙炔 ） 火焰温度取决于燃气与助燃气类型，常用空气—乙炔 最高温度2600K能测 种元素。 能测35种元素 最高温度 能测 种元素。
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认识原子吸收分光光度计
概念 基本原理 分析流程 仪器构造和操作
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问题1 问题
那么化妆品中的这些重金属如何检测？ 那么化妆品中的这些重金属如何检测？
可以采用化学法、电位分析法、可见分光光度法等， 可以采用化学法、电位分析法、可见分光光度法等，这些方 法各有其缺 法各有其缺点： 化学法灵敏度都相对较低， （1）化学法灵敏度都相对较低，适于测定常量元素
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任务:比较原子吸收光谱和紫外任务:比较原子吸收光谱和紫外-可见吸收光谱法
原子吸收光谱 相同点 不同点 紫外紫外-可见吸收光谱法
基于物质对光的吸收建立的方法— 基于物质对光的吸收建立的方法—朗伯比尔定律 基态原子 线状光谱 金属离子定量分析 溶液中的分子或离子 带状光谱 定量和定性\ 定量和定性\结构推测 分析
空心阴极灯
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空心阴极灯的工作原理
• 施加适当电压时，电子将从空心阴极内壁流向阳极; 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 与充入的惰性气体碰撞而使之电离，产生正电荷， 向阴极内壁猛烈轰击; ，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、 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， 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。 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。 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。 空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。