原子吸收光谱分析实验

原子吸收光谱分析实验

二、【实验目的】

1、了解原子吸收分光光度计的结构及其使用方法

2、掌握以原子吸收分光光度法进行定量测定的方法

3、了解对某一种元素的测定，怎样选择出最佳测试条件

三、【实验要求】

1、要求同学掌握原子吸收分光光度的结构及分析原理，利用所学原子吸收知识，设计出用火焰原子化法对某一种元素的测定，怎样选择出最佳测试条件，即符合比尔定律，又要有较好的灵敏度、精密度、稳定性和抗干扰性。

2、设计出合理的实验方法（两种）测定出饮用水中钙的含

量。

四、【实验原理】

1、基本原理

在原子吸收分光光度法中，一般由空心阴极灯提供特定波长的辐射，即待测元素的共振线。由喷雾-火焰燃烧器或石墨炉等原子化装置使试样中的待则元素分解为气相状态的基态原子。当空心阴极灯的辐射通过原子蒸气时，特定波长的辐射部分地被基态原子所吸收，经单色器分光后，通过检测器测得其吸收前后的强度变化，从而求得试样中待测元素的

含量。如下图

当试样原子化，火焰的绝对温度低于3000k时，可以认为原子蒸气中基态原子的数目实际上接近于原子总数。在固定的实验条件下原子总数与试样浓度C的比例是恒定的，可记为

A=K′C

这就是原子吸收分光光度法定量的基础。

2、主要特点

（1）具有灵敏度高，选择性好，抗干扰能力强，稳定性好。

（2）适用范围广，可测定七十多种金属元素。

（3）仪器结构简单，操作方便。

3、定量方法

（1）标准曲线法

配制一组合适的标准溶液，由低浓度到高浓度，依次喷入火焰，分别测定其吸光度A，以测得的吸光度为纵坐标，待测元素的含量或浓度C为横坐标，绘制A-C标准曲线。在相同的实检条件下，喷入待测试样溶液，根据测得的吸光度，由标准曲线求出试样中待测元素的含量，标准曲线法简便、快速，但仅使用于组成简单的试样。

（2）标准加入法

若试样基体组成较复杂，又没有纯净的基体空白，很难配制相类似的标准溶液时，使用标准加入法是合适的。分取几份等量的被测试样，其中一份不加入被测元素，其余各份试样中分别加入不同已知量C1、C2、C3……Cn的被测元素，然后，在标准测定条件下分别测定它们的吸光度A，绘制吸光度A对被测元素加入量CI的曲线。如果被测试样中不含被测元

素，在正确校正背景之后，曲线应通过原点；如果曲线不通过原点，说明含有被测元素，截距所相应的吸光度就是被测元素所引起的效应。外延曲线与横坐标轴相交，交点至原点的距离所相应的浓度Cx，即为所求的被测元素稀释后的含量。

使用标准加入法时应注意以下几点：

（a）待测元素的浓度与其对应的吸光度应呈线性关系。

（b）为了得到较为精确的外推结果，最少应采用4个点来做外推曲线。

（c）本法能消除基体效应带来的影响，但不能消除背景吸收的影响，这是因为相同的信号，既加到试样测定值上，也加到增量后的试样测定值上，因此只有扣除了背景之后，才能得到待测元素的真实含量，否则将得到偏高结果。

（d）对于斜率太小的曲线（灵敏度差），容易引起较大的误差。

五、【实验条件】

1、仪器：日立180-80型原子吸收分光光度计；

电子天平（0.0001g）；空心阴极灯（钙）；空气压缩机；乙炔气瓶。容量瓶1000 mL ,100 mL。移液管2 mL ，5 mL，10 mL。烧杯25 mL，50 mL，150 mL。

2、试剂：

(1)、盐酸（优级纯）1mol/L。

(2)、钙标谁溶液的配制Ca=1000μg/mL

准确称取2.5000g（优级纯）CaCO3(在120℃，烘2小时)，加去

离子水50mL，滴加1mol/LHCl至CaCO3完全溶解，移入1000mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，摇匀。

(3)、工作液的配制：Ca=100 μg/mL

取10.0mL钙的贮备标准溶液于100mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，摇匀。

3、原子吸收分光光度计结构与工作原理

仪器的外部结构见下图

它主要由一个阳极（钨棒）和空心圆柱形阴极组成，与待测元素同种的元素被选为阴极材料或衬在阴极上。将这两个电极密封于充入一种低压的惰性气体（氖、氩、氙、氦），并带有石英窗的玻璃管中。当灯与电源相连接，即在空心阴极内发生放电。由于稀有气体离子的轰击使自由原子从阴极四处溅出，它们又与稀有气体原子碰撞而激发出元素的辐射线。

使用时，灯安放在灯架上，调整上下左右的螺丝，使光斑成像在燃烧器的狭缝上方。

空心阴极灯常采用脉冲供电方式，以改善放电特性，同时便于使有用的原子吸收信号与原子化池的直流发射信号区分开，称为光源调制。在实际工作中，应选择合适的工作电流。使用灯电流过小，放电不稳定；灯电流过大，溅射作用增加，原子蒸气密度增大，谱线变宽，甚至引起自吸，导致测定灵敏度降低，灯寿命缩短。

由于原子吸收分析中每测一种元素需换一个灯，很不方便，现亦制成多元素空心阴极灯，但发射强度低于单元素灯，且如果金属组合不当，易

产生光谱干扰，因此，使用尚不普遍。

对于充氖的空心阴极灯，当发现阴极发光颜色不是纯氖的橙红色时，说明灯内有杂质气体。它会使灯的辐射强度减弱，导致信号对噪声的比例（即信噪比）降低，测量灵敏度下降。要使灯恢复正常，可以将灯通过长时间点燃，或将灯的正负极性反接处理半小时至一小时，直至灯在工作时发出正常光色为止。一般在杂质气体吸收掉后，就能恢复原来性能。

（2）无极放电灯

对于砷、锑等元素的分析，为提高灵敏度，亦常用无极放电灯做光源。无极放电灯是由一个数厘米长、直径5-12厘米的石英玻璃圆管制成。管内装入数毫克待测元素或挥发性盐类，如金属、金属氯化物或碘化物等，抽成真空并充入压力为67-200Pa的惰性气体氩或氖，制成放电管，将此管装在一个高频发生器的线圈内，并装在一个绝缘的外套里，然后放在一个微波发生器的同步空腔谐振器中。这种灯的强度比空心阴极灯大几个数量级,没有自吸,谱线更纯。

原子化器系统

原子化器的功能是提供能量，使试样干燥，蒸发和原子化。在原子吸收光谱分析中，试样中被测元素的原子化是整个分析过程的关键环节。实现原子化的方法，最常用的有两种：

火焰原子化法：是原子光谱分析中最早使用的原子化方法，至今仍在广泛地被应用；

非火焰原子化法：其中应用最广的是石墨炉电热原子化法。

（1）、火焰原子化器：