分析化学第十章 原子吸收光谱分析法
原子吸收光谱法
原子吸收光谱法
原子吸收光谱法(Atomic Absorption Spectroscopy,简称AAS)是一种常用的分析技术,用于测量样品中特定金属元素的含量。
该方法基于原子的吸收特性,通过将样品中的金属元素转化为气态原子,并通过光谱仪测量其对特定波长的光的吸收程度来定量分析。
AAS的基本原理包括以下步骤:
1. 雾化:将样品溶液喷雾成细小液滴,使其表面积增大,便于后续原子化。
2. 原子化:将样品中的金属元素转化为气态原子。
这一步可以通过火焰、电弧、石墨炉等方式实现。
3. 吸收:将特定波长的光通过样品中的气态原子,原子会吸收与其电子能级跃迁相对应的光线。
4. 检测:使用光谱仪测量经过样品后剩余的光的强度变化,得到吸收的光强度。
5. 定量分析:根据吸收光强度与样品中金属元素的浓度之间的关系,通过标准曲线等方法进行定量分析。
AAS具有高灵敏度、高选择性和广泛的适用范围,常用于分析环境、食品、药品、地质和冶金等领域中金属元素的含量。
化学分析中的原子吸收光谱法
化学分析中的原子吸收光谱法化学分析是对物质成分的定性和定量分析,其应用范围非常广泛。
目前,化学分析的方法包括物理方法、化学方法、光谱学方法等多种方法。
其中,原子吸收光谱法是一种常用的物理方法。
本文将重点介绍原子吸收光谱法及其应用。
一、原子吸收光谱法的原理原子吸收光谱法是一种用于进行微量元素分析的物理方法。
其原理是在一个高温的火焰或火花中,将待测样品原子的某一种能级的电子激发至高能级。
当这些激发态的原子回到基态时,会发射出特定波长的光线,这些光线称为特征谱线。
根据不同元素的特征谱线,可以确定待测样品中各元素的含量。
二、原子吸收光谱法的仪器原子吸收光谱法的仪器一般由光源、样品入口、燃烧室、光谱仪等组成。
其中,最核心的部件是光谱仪。
光谱仪主要分为两种类型:分光光度计和原子吸收分光光度计。
分光光度计一般用于分析有机化合物和大分子化合物等样品,而原子吸收分光光度计则用于空气、土壤、水等环境样品、药物、农产品、生物样品以及自来水的氯、铜、铅等微量元素的测定。
三、原子吸收光谱法的应用原子吸收光谱法可以用于研究各种物质的元素含量,包括土壤样品、水样、大气样品、工业废气等。
常见的应用领域主要有以下几个方面:1.环境监测原子吸收光谱法可以用于对环境污染进行监测。
比如空气污染物的元素含量测定,对于各种工业废气中的有害物质的排放控制和室内空气污染的检测等。
2.农产品检测农作物的生长与土壤中的营养成分密切相关。
原子吸收光谱法可以检测土壤及农产品中的微量元素,对于精准施肥、增加作物产量以及防止污染等方面都有重要意义。
3.生物样品检测原子吸收光谱法可以用于对人体或动物体内的元素含量进行分析。
比如对于铅、汞等有毒元素的检测和盐基元素的相关研究。
总的来说,原子吸收光谱法在各个领域都有着广泛的应用。
这种能够实现微量元素分析的方法已经成为现代化学分析的重要方法之一,它能够准确地反映物质的元素组成和数量,有助于我们更全面、准确地理解物质的性质和特性。
原子吸收光谱分析法
如何消除?
18:40:10
2.背景干扰校正方法
(1) 氘灯(连续光谱)背景校正 旋转切光器交替使氘灯提供的连续光谱和空心阴极灯提 供的共振线通过火焰; 连续光谱通过时:测定的为背景吸收(此时的共振线吸收 相对于总吸收可忽略); 共振线通过时,测定总 吸收; 差值为有效吸收;
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(2)塞曼(Zeeman)效应背景校正法
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二、物理干扰及抑制
试样在转移、蒸发过程中物理因
素变化引起的干扰效应,主要影响
试样喷入火焰的速度、雾化效率、
雾滴大小、原子化效率等。
这些物理因素有:溶液粘度、表面 张力、气体压力等。 可通过控制试液与标准溶液的组成尽量一致的方法来抑制。
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三、化学干扰及抑制
指待测元素与其它组分之间的化学作用所引起的干扰效应, 主要影响到待测元素的原子化效率,是主要干扰源。
2.化学干扰的抑制
通过在标准溶液和试液中加入某种光谱化学缓冲剂来抑制 或减少化学干扰:
(1)释放剂—与干扰元素生成更稳定化合物使待测元素释放 出来。 例:锶和镧可有效消除磷酸根对钙的干扰。 (2)保护剂—与待测元素形成稳定的络合物,防止干扰物质 与其作用。 例:加入EDTA生成EDTA-Ca,避免磷酸根与钙作用。
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1. 化学干扰的类型
待测元素与共存物质作用生成难挥发或难解离的化合物、 致使参与吸收的基态原子减少。 (1)阳离子间干扰 例:钙、镁、钴、硅、铝、钛在火焰中 易生成难熔化合物; (2)阴离子干扰 如:钙与硫酸盐、磷酸盐生成难挥发物 (3)阴、阳离子共同干扰 如:测钙、铝有干扰并与阴离子 有关。
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(3)饱和剂—加入足够的干扰元素,使干扰趋于稳定。 例: 测钛时 , 铝有干扰 , 在试样和 标准溶液 中加入 300mg·L-1以上的铝盐,使铝对钛的干扰趋于稳定。 (4)基体改进剂—改变基体或被测元素化合物的热稳定性 (5)化学分离法
原子吸收光谱法课件
01
火焰
02
单色器
03
检测器
04
放大读数
05
助燃气
06
燃气
07
原子化系统
08
试液
09
空心阴极灯
10
第二节 基本原理
第二节 基本原理
二、基态原子和原子吸收光谱的产生 (一)基态原子的产生 MX试样溶液雾粒喷入高温火焰中发生蒸发脱水、热分解原 子化、激发、电离、化合等一系列过程 脱水 气化 1) MX(湿气溶液) MX(s) MX(g) 原子化 2) MX(g) M(g) +X(g)
压力变宽( △f L )
第二节 基本原理
第二节 基本原理
压力变宽分为 Lorentz变宽和 Holtsmark变宽。其值与 火焰温度 的平方根成反比,却明显地随气体压力的增大而增大。 4)谱线迭加变宽 由于同位素存在而引起的变宽。 5)自吸变宽 在空心阴极灯中,激发态原子发射出的光被阴极周围的同类基态 原子所吸收的自吸现象也会使谱线变宽,同时使发射强度变弱。自 吸变宽随灯电流的增大而增大。
第二节 基本原理
三、基态与激发态原子的分配关系 一定火焰温度下,当处于热力学平衡时,火焰中基态与激发态 原子数的比例关系服从Bolzman分布定律: Nq/N0=(gq/g0)×e-(Eq-E0)/KT (1) 式中,Nq、N0:分别是激发态、基态原子数 gq、g0:分别是激发态、基态统计权重 Eq、E0:分别是激发态、基态原子的能级 K:Bolzman常数(1.38 × 10-16erg/K) T:热力学温度
第二节 基本原理
吸收光谱
发射光谱
图2 钠原子的吸收光谱与发射光谱图
波长(nm) 2000 1000 800 500 400 300
原子吸收光谱法课件
欢迎来到原子吸收光谱法课件!本课件将为您介绍原子吸收光谱法的定义和 原理,并探讨其在科学实验室中的常见仪器,以及样品制备和操作步骤。
原子吸收光谱法的定义和原理
原子吸收光谱法是一种分析方法,通过测量样品中特定元素的吸收光谱来定 量分析该元素的浓度。基于原子对特定波长的吸收特性,该方法被广泛应用 分析食品中的微量元素和有害物质,确 保食品安全和质量合规。
3 药物研发
用于药物制剂中活性成分的浓度分析,确保 药品质量和疗效。
4 金属分析
用于金属合金、地质样品等材料中金属元素 的定量分析,检测材料成分。
优缺点分析
优点
高选择性和准确度,能够定量分析微量元素。适用于多种样品类型。
缺点
需要专用设备和经验操作,成本较高。对于某些元素和化合物可干扰。
技术的进展和未来发展趋势
原子吸收光谱法的技术不断发展,提高了灵敏度和分析速度。未来的发展趋 势包括更小型化的仪器、多元素分析和在线监测技术的推广。
总结和要点
• 原子吸收光谱法是一种常用的定量分析方法。 • 不同类型的原子吸收光谱仪器适用于不同的分析需求。 • 样品制备和操作步骤对结果的准确性至关重要。 • 应用领域广泛,包括环境监测、食品安全和药物研发。 • 优点包括高准确度和选择性,缺点包括设备成本和干扰因素。 • 技术的进展将进一步提高分析性能和便捷性。
常见的原子吸收光谱仪器
火焰原子吸收光谱仪
适用于常见金属元素的分析,如 铁、铜和锌。操作简单,常用于 实验室环境。
石墨炉原子吸收光谱仪
适用于痕量金属元素的分析,如 铅和汞。能够提高灵敏度和准确 度,但操作较为复杂。
电感耦合等离子体原子发 射光谱仪
适用于多元素的快速分析,可检 测从微量到痕量的元素含量。具 有高灵敏度和低检测限。
原子吸收光谱分析ppt
利用电热或激光加热将待测元素转化为原子状态,具有较低的背景干扰和较高的灵敏度。
光谱干扰及其消除方法
光谱干扰
在原子吸收光谱分析中,待测元素可能会受到其他元素的干扰,影响分析结果的准确性。
干扰消除方法
采用物理或化学方法消除干扰元素的影响,如使用分离剂、化学掩蔽等。
04 原子吸收光谱分析的仪器 与设备
原理
当特定频率的光通过待测物质时,原子中的外层电子会吸收 特定波长的光,导致原子能级发生跃迁。吸收程度与待测物 质的浓度呈正比关系,通过测量光强衰减程度可以计算出物 质的含量。
历史与发展
历史
原子吸收光谱分析起源于20世纪50年代,随着科技的不断进步,该技术经历了 从经典方法到现代方法的发展历程。
发展
浓度。
原子吸收光谱仪的主ຫໍສະໝຸດ 部件光源发射特定波长的光源,通常为 空心阴极灯或无极放电灯。
原子化器
将样品转化为可吸收光能的原 子,有火焰、石墨炉和氢化物 原子化器等类型。
单色器和检测器
单色器用于分离入射光中的不 同波长,检测器则用于检测被 吸收的光能量。
数据处理系统
用于处理和记录检测到的数据 ,并计算元素的浓度。
05 原子吸收光谱分析的应用 实例
环境样品中的重金属检测
重金属检测
原子吸收光谱法可以用于检测环境样品中的重金属元素,如铅、汞、镉等。通过测量样品 中特定元素的原子对光的吸收程度,可以确定该元素的浓度。这种方法在环境监测和污染 控制方面具有广泛应用。
准确度高
原子吸收光谱法具有较高的准确度,能够提供较为精确的元素浓度测量结果,有助于评估 环境质量状况和污染程度。
解决实际应用中的问题与挑战
复杂基体干扰
原子吸收光谱分析法教学课件ppt
原子吸收光谱分析法的应用范围
原子吸收光谱分析法广泛应用于各种领域,如环 境监测、食品检测、医药分析等。
它能够快速、准确地测定样品中目标元素的含量 ,具有灵敏度高、抗干扰能力强等优点。
原子吸收光谱分析法已成为化学分析中的重要手 段之一。
02
原子吸收光谱分析法实验技术
实验准备
实验样品准备
01
选择合适的样品,了解样品的性质、组成等,以便确定合适的
实验事故应急处理措施
实验室应制定实验事故应急预案,并定期进行演练。
对事故进行初步评估,了解事故的性质、程度和范围 ,采取适当的措施控制事故的进一步发展。
在实验过程中如发生事故,应立即停止实验,及时报 告指导老师或相关领导。
对受伤或中毒人员应及时送往医院救治,并通知相关 部门对事故进行调查和处理。
05
原子吸收光谱分析法实验仪器
实验仪器种类与性能要求
种类
原子吸收光谱仪、原子荧光光谱仪、原子发射光谱仪等。
性能要求
高灵敏度、高分辨率、高稳定性等。
实验仪器工作原理与操作方法
工作原理
利用原子能级跃迁过程中吸收特定波长光的原理,测量样品中待测元素含量。
操作方法
样品处理、仪器调试、测量、数据分析等步骤。
原子吸收光谱法ppt课件
定量分析的依据
基态原子对共振线的吸收程度 与蒸气中基态原子的数目和原子蒸气 厚度的关系,在一定的条件下,服从 朗伯-比耳定律:
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定量分析的依据
由于原子化过程中激发态原子数目和离子 数很少,因此蒸气中的基态原子数目实际上接近 于被测元素的总原子数目,而总原子数目与溶液 中被测元素的浓度c成正比。在L一定条件下:
9
原子吸收分光度计
10
原子吸收分光度计
光源 原子化器 单色器 检测系统
思考:光学系统(单色器)为什么在原子化器和检 测系统之间?
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➢光 源
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; 1 能发射待测元素的共振线; 2 能发射锐线; 3 辐射光强度大,稳定性好。
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注意:在高浓度时,标准曲线易发生弯曲。 27
➢标准加入法
计算法:
设容量瓶A,待测元素浓度Cx,吸光度Ax; 容量瓶B,待测元素浓度为(Cx+Cs),吸光 度为Ax+s,可求得被测试液元素的浓度为:
28
➢标准加入法
作图法:
设同体积容量瓶编号 A B C D
试液+标准溶液浓度 cx cx+ cs cx+ 2cs cx+ 4cs
原子化过程分为干燥、灰化(去除基体)、 原子化、净化( 去除残渣)四个阶段,待测元 素在高温下生成基态原子。
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石墨炉原子化装置
优点:原子化程度高,试样用量少(1100μL),可测固体及粘稠试样,灵敏度 高,检测极限10-12 g/L。
缺点:精密度差,测定速度慢,操 作不够简便,装置复杂。
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➢单色器
质和内充惰性气体的光谱; 14
原子吸收光谱分析法PPT精品课程课件讲义
谢谢聆听
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二、测定条件的选择
1.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.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.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.火焰 依据不同试样元素选择不同火焰类型。 5.观测高度 调节观测高度(燃烧器高度),可使元素通过自由原子 浓度最大的火焰区,灵敏度高,观测稳定性好。
2.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。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
cDL=3Sb/Sc
(2)石墨炉法
单位:μgmL-1
mDL=3Sb/Sm
Sb:标准偏差
Sc(Sm):待测元素的灵敏度,即工作曲线的斜率。
(一)特点
• 选择性高: • 准确度高: • 灵敏度高: • 应用广
• 难熔元素、非金属元素测定困难;
• 不能多元素同时测定。
(二)光源
提供待测元素的特征光谱。获得较高的 灵敏度和准确度。
(三)、原子化系统
1.作用
将试样中
离子转变成
原子蒸气。
2燃烧器
作用:支持火焰并通过火焰的作用使试样 原子化。
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原子吸收光谱分析法
主讲:XX XX
凡大医治病,必当安神
定志,无欲无求,先发大慈恻 隐之心,誓愿普救含灵之苦。
- - 孙思邈
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一、特征参数
PPT原子吸收光谱法分析原理和方法PPT课件PPT54页
❖ 外界压力增加——谱线中心频率0位移、形状和宽度发生变化—— 发射线与吸收线产生错位——影响测定灵敏度;
❖ 温度在1500-30000C之间,压力为1.01310-5Pa ——热变宽和压变宽 有相同的变宽程度;
❖ 火焰原子化器——压变宽为主要;石墨炉原子化器——热变宽为主 要。
第6页,共54页。
根据吸收定律的表达式,以 I~ 和 K- 分别作图得吸收强度与频 率的关系及谱线轮廓。可见谱线是有宽度的。
K0
K0/2 I0
I K
0
I~ (吸收强度与频率的关系)
0
K~ (谱线轮廓)
图中:
K—吸收系数;K0—最大吸收系数; 0,0—中心频率或波长(由原子能级决定); ,—谱线轮廓半宽度(K0/2处的宽度);
电流越大,光强越大,但过大则谱线变宽且强度不稳定;充入低压惰性气 体可防止与元素反应并减小碰撞变宽。 问题:为什么HCL会产生低背景的锐线光源? 答:低压-原子密度低,Lorentz Broadening小;小电流-温度低Doppler Broadening 小,故产生锐线光源!惰性气体难于激发且谱线相对简单——低背景。
K0
1
D
ln 2 e2 mc
N0 f
1
D
ln 2 e2 (c) f mc
A KcL
上式表明,当用锐线光源作原子吸收测定时,所得A与原子蒸气中待测元素的基态 原子数成正比。
第15页,共54页。
3. 锐线光源 根据Walsh的两点假设,发射线必须是“锐线”(半宽度很小的谱线)。
发射线
吸收线
I
形式,其高度和角度可调(让光通过火焰适宜的部位并有最
化学反应的原子吸收光谱分析
化学反应的原子吸收光谱分析原子吸收光谱分析,是一种利用原子对特定波长的光发生吸收的现象进行分析的方法。
通过测量样品溶液或气体中吸收光的强度,可准确测定其中的化学元素含量。
在化学反应中,原子吸收光谱分析是一项重要的技术,能够提供关于反应过程中元素浓度和化学物种变化的信息。
本文将详细介绍化学反应的原子吸收光谱分析的原理、应用和优势。
一、原理原子吸收光谱分析基于原子对特定波长光的吸收现象,其原理可以分为两个基本过程:光源激发和吸收现象。
1. 光源激发在原子吸收光谱分析中,常用的光源是空心阴极放电灯或恒流电源。
光源中的电极通电后,电极中的金属元素被激发形成原子或原子离子,并释放出特定波长的光。
2. 吸收现象样品溶液或气体中的化学元素原子或原子离子与光源发出的特定波长的光相互作用,产生吸收现象。
当光经过样品时,如果样品中存在与光源波长相对应的原子或原子离子,这些原子会吸收部分光的能量,使得吸收光的强度减小。
通过测量光的强度变化,可以推断样品中所含的元素及其浓度。
二、应用原子吸收光谱分析在化学反应中的应用广泛,以下是几个常见的应用领域:1. 反应动力学研究原子吸收光谱分析可用于研究化学反应的动力学过程。
通过监测反应物中某种元素的浓度随时间的变化,可以推断反应的速率常数、反应机理等信息。
2. 反应过程监测通过原子吸收光谱分析,可以实时监测反应过程中各种元素的浓度变化。
这对于了解化学反应过程中元素的转化情况、判断反应的进行程度等方面具有重要意义。
3. 催化剂研究原子吸收光谱分析可用于研究催化剂在反应过程中的作用机制。
通过测定反应物中的催化剂元素浓度变化,可以揭示催化剂对反应速率、选择性等方面的影响。
4. 有机合成原子吸收光谱分析在有机合成中的应用越来越广泛。
通过测定反应物和产物中有机元素的浓度,可评估有机合成反应的转化率和产物纯度。
三、优势原子吸收光谱分析具有以下优势:1. 灵敏度高原子吸收光谱分析的灵敏度通常为微克/升量级,可以准确测定样品中微量甚至痕量元素的含量。
原子吸收光谱法PPT课件
消除电离干扰的方法
加入消电离剂 利用富燃火焰也可抑制电离干扰 利用温度较低的火焰 提高溶液的吸喷速率 标准加入法
化学干扰
是指试样溶液转化为自由基态原子的过程中,待 测元素和其他组分之间发生化学作用而引起的干 扰效应.它主要影响待测元素化合物的熔融,蒸发 和解离过程.这种效应可以是正效应,增强原子吸 收信号;也可以是负效应,降低原子吸收信号.化学 干扰是一种选择性干扰,它不仅取决于待测元素与 共存元素的性质,还与火焰类型,火焰温度,火焰状 态,观察部位等因素有关.化学干扰是火焰原子吸 收分析中干扰的主要来源,其产生的原因是多方面 的.
物理干扰
吸喷速率
喷雾量和雾化效率
毛细管形状
物理干扰一般都是负干扰,最终影响火焰分 析体积中原子的密度.
消除物理干扰的方法
配制与待测试液基体相一致的标准溶液; 当前者困难时,可采用标准加入法; 当被测元素在试液中浓度较高时,可以稀释溶液来降低
或消除物理干扰; 在试液中加入有机溶剂,改变试液的粘度和表面张力,
A.
A lg
I0 I
KC
原子吸收光谱仪的构成
光源:提供特征锐线光谱 原子化器:产生原子蒸汽,使被测元素
原子化 分光系统:将被测分析线与光源其他谱
线分开,并阻止其他谱线进入检测器 检测系统:光电倍增管 数据处理系统器
测量条件的选择
吸收线的选择 灯电流的选择 火焰种类的选择 燃烧气和助燃气的流量 火焰高度 石墨炉原子化条件的选择
内标法:分别在标准试样和被测试样中加入已知量的第
三种元素作为内标元素,测定分析线和内标线的吸光度比
D (工D作,曲D线x .)然并后以在D对标应准标曲准线溶上液根中据被测元计素算含出量试或样浓中度待绘测制
原子吸收光谱分析ppt课件
(AAS)
1.简述 2.方法原理 3.仪器设备 4.火焰原子化法测试的任务参数选择 5.石墨炉原子化法测试的任务参数选择 6.干扰及消除
第一节.简述
1.原子吸收的发现
1802年,伍朗斯顿(W. H. Wollaston)在进展太 阳察看时,发现太阳光谱中存在一些暗线。 夫郎霍费(J. Fraunhofer)在1814~1817年,布鲁 斯特(D. Brewster) 在1820年相继对这些暗线 进展仔细的察看,以为是由于太阳外围较 冷 的气体吸收了太阳光所引起的。
1964年,黄本立等将蔡司Ⅲ型滤光片式 火焰光度计改装为一台简易原子吸收光谱安装, 测定了溶液中的钠,发表了最早的原子吸收光谱 分析的研讨论文。
1965年吴庭照等利用自制的同心型气动 玻璃雾化器、预混合金属层流熄灭器、镁空心阴 极灯,英国Hilger的H-700火焰分光光度计的单色 器、10 cm长不锈钢平头水冷熄灭器的预混合型火 焰原子化器组装了原子吸收光谱仪器。完成了鋰 中微量镁的测定。
4.原子吸收光谱分析的特点
优点: ⑴ 检出限低 火焰原子吸收法的检出限可到达 ng/mL量级,石墨炉原子吸收光谱法的检出限可到 达10-13~10-14g。 ⑵ 选择性好 由于原子吸收是线状吸收,又采用 待测元素特征谱线作为光源,即使在溶液中有多 个元素共存,只需它们不与待测元素产生难原子 化的化合物,就不会产生较大的谱线干扰。加上 吸收谱线比发射谱线少的多,各元素谱线的重叠
鉴于沃尔什在建立和开展原子吸收光谱分析方 面的历史功勋,1991年在挪威卑尔根召开的第27 届国际光谱学大会(CSI)上授予他第一届CSI奖。
Alan Walsh(1916-1998)和他的原子吸收光谱仪
原子吸收光谱分析法知识详解
原子吸收光谱分析法知识详解原子吸收光谱分析法是实验室元素分析最常用的方法之一。
原子吸收光谱分析(又称原子吸收分光光度分析)是基于从光源辐射出待测元素的特征光波,通过样品的蒸汽时,被蒸汽中待测元素的基态原子所吸收,由辐射光波强度减弱的程度,可以求出样品中待测元素的含量。
一、原子吸收光谱的理论基础1、原子吸收光谱的产生在原子中,电子按一定的轨道环绕原子核旋转,各个电子的运动状态是由4个量子数来描述。
不同量子数的电子,具有不同的能量,原子的能量为其所含电子能量的总和。
原子处于完全游离状态时,具有最低的能量,称为基态。
在热能、电能或光能的作用下,基态原子吸收了能量,最外层的电子产生跃迁,从低能态跃迁到较高能态,它就成为激发态原子。
激发态原于很不稳定,当它回到基态时,这些能量以热或光的形式辐射出来,成为发射光谱。
其辐射能量大小,用下列公式示:ΔE=Eq-E0=hv=hc/λ式中:H:普朗克常数,其数值为:6.626*10-23J·S;C:光速(3*105km/s);V、入:分别为发射光的频率和波长;E0、E q:分别代表基态和激发态原子的能量,它们与原子的结构有关。
由于不同元素的原子结构不同,所以一种元素的原子只能发射由其已与Eq决定的特定频率的光。
这样,每一种元素都有其特征的光谱线。
即使同一种元素的原子,它们的Eq也可以不同,也能产生不同的谱线。
原子吸收光谱是源于发射光谱的逆过程。
基态原子只能吸收频率为:υ=(Eq-E0)/h的光,跃迁到高能态Eq。
因此,原子吸收光谱的谱线也取决于元素的原子结构,每一种元素有其特征的吸收光谱线。
原子的电子从基态激发到最接近于基态的激发态,称为共振激发。
当电子从共振激发态跃迁回基态时,称为共振跃迁。
这种振跃迁所发射的谱线称为共振发射线,与此过程相反的谱线称为共振吸收线。
元素的共振吸收线一般有好多条,其测定灵敏度也不同。
在测定时,一般选用灵敏线,但当被测元素含量较高时,也可采用次灵敏线(有些元素有好几条线,有的只有一条,次灵敏线能量太低不能使用)。
10章 原子吸收光谱法
据朗伯定律,得:
Iv I0e Kvb
K 为吸收系数
由于原子对入射光的吸收具有选择性,因而透射 光强度Iv和吸收系数Kv将随入射光的频率而改变。
原子吸收线具有一定的宽度,称为吸收线轮廓。 Iv
I0 K0
Kv
K0/2
0
v
吸收线轮廓
v 吸收线轮廓和半宽度
0
吸收线轮廓常用吸收系数Kv随频率(或波长)的变化曲线来描述。 表征吸收线轮廓的值是吸收线的半宽度Δν,它是指最大吸收系 数一半即K0/2处所对应的频率差。 吸收线的中心频率v0:最大吸收系数所对应的频率。 峰值吸收系数K0:中心频率处的最大吸收系数。
原子吸收光谱法的特点:
1)灵敏度高:火焰法原子吸收光谱,可测到10-9 g/mL;无火焰原子吸收光谱法可测到10-12 g/mL数量级。 2)干扰少,准确度高。分析不同元素用不同的元素 灯,故干扰少,减少了分离和富集手续。 3) 测定范围广,可用来测定七十多种元素。
4) 操作简便,分析速度快。
10-2 原子吸收光谱法的基本原理
通带:指通过单色器出射狭缝的光束波长间的范围。 当光栅倒线色散率一定时,通带可通过选择狭缝宽度 来确定,其关系式如下:
W=D· S
W:光谱通带(nm), D:倒线色散率 (nm/mm),S:狭缝宽度(mm)
原子吸收光谱测定时,既要求将谱线分开,又要有 一定的出射光强度,即集光本领。 通带宽,单色器集光本领加强,出射光强度增加; 同时,出射光包含的波长范围宽,单色器分辨率低, 产生误差;通带窄,分辨率高,但进入单色器的光强 度减小,信噪比减小。 因此,应根据测定需要进行选择。
(10-6)
T一定时,ΔvD 一定,待测元素一定,则f一定, 此时,K0N。
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一、原子吸收光谱仪及使用
3.分光系统 原子吸收光谱的分光系统是用来将待测元素的共振线
与干扰的谱线分开的装置。它主要由外光路系统和单 色器构成。外光路系统的作用是使光源发出的共振谱 线能正确地通过被测试样的原子蒸气,并投射到单色 器的入射狭缝上。单色器的作用是将待测元素的共振 谱线与其他谱线分开,然后进入检测装置。
第2节 原子吸收分光光度法基本原理
原子吸收光谱法是根据蒸气相中被测元素的基态 原子对其原子共振辐射的吸收强度来测定试样中被测 元素的含量。原子吸收光谱法已广泛地用于低含量元 素的定量测定,可对70余种金属元素及非金属元素进 行定量,其检测限可达ng/mL。
原子吸收光谱法的优点与不足:
1.检出限低,灵敏度高。火焰原子吸收法的检出限可达 到10-9 级,石墨炉原子吸收法的检出限可达到10-14~10 -10g。准确度也比较高,火焰原子化法的相对误差通常 在1%以内,石墨炉原子化法为3%~5%。
⑴空心阴极灯:它有一个由被测元素材料制成的空心 阴极和一个由钛、锆、钽或其他材料制作的阳极。
⑵无极放电灯:无极放电灯是由一个数厘米长、直径 5cm~12cm的石英玻璃圆管制成。
一、原子吸收光谱仪及使用
2.原子化系统
原子化器的功能是提供能量,使试样干燥、蒸发和原 子化。实现原子化的方法,最常用的有两种:火焰原 子化法,非火焰原子化法。
在正常状态下,原子处于最低能态(这个能态最稳定 )称为基态。处于基态的原子称基态原子。当有辐射 通过自由原子蒸气,且入射辐射的频率等于原子中的 电子由基态跃迁到较高能态(一般情况下都是第一激 发态)所需要的能量频率时,原子就要从辐射场中吸 收能量,产生共振吸收,电子由基态跃迁到激发态, 同时伴随着原子吸收光谱的产生。
➢4.熟悉原子吸收的测定条件的选择和主要的干扰 及消除方法
本章导读
理论基础:原子吸收分光光度法原理;原子吸 收光谱分析法定量关系式
重要知识点:常用方法有标准曲线法、标准加 入法、浓度直读法、双标准比较法、内标法
难点:原子吸收的干扰与消除,
✓第1节 概述 ✓第2节 原子吸收分光光度法基本原理 ✓第3节 定量分析方法 ✓第4节 实验条件的选择 ✓第5节 原子吸收分光光度法中的干扰及抑制 ✓第6节 原子吸收光谱分析指标
按下式计算样品溶液的质量浓度:
CX
C1
C2 A2
C1 A1
( AX
A1 )
五、内标法
原子的能级与跃迁见下图。
一、共振线和吸收线
一、共振线和吸收线
1. 原子的能级与跃迁 ①基态—→第一激发态:
吸收一定频率的辐射能量,产生共振吸收线 (简称共振线)→吸收光谱 ②激发态—→基态:
发射出一定频率的辐射,产生共振吸收线 (也简称共振线)→发射光谱
一、共振线和吸收线
2. 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。
金属元素,也可以用间接法测定某些非金属元素和有机化合物。
5.原子吸收光谱法的不足之处是:多元素同时测定尚有困
难,有相当一些元素的测定灵敏度还不能令人满意。难熔元素、 非金属元素测定困难。
一、共振线和吸收线
任何元素的原子都有原子核和围绕原子核运动的Байду номын сангаас子 组成。这些电子按其能量的高低分层分布,而具有不 同的能级,因此一个原子可具有多种能级状态。
一、标准曲线法
A5 A4 A3 A2 A1
0 c1 c2 c3 cx c4 c5
二、标准加入法
对于比较复杂的样品溶液,有时很难配制与 样品组成完全相同的标准溶液。这时可以采用标 准加入法。
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,…的被测元素的标准溶液,然后在 测定条件下,分别测定它们的吸光度 Ai,绘制 吸光度 Ai 对被测元素加入量 Ci 的曲线。
一、原子吸收光谱仪及使用
结构如图10-1
一、原子吸收光谱仪及使用
1.光源
原子吸收分光光度计光源的作用是辐射基态原子吸收 所需的特征谱线。对光源的要求是:发射待测元素的 锐线光谱有足够的发射强度、背景小、稳定性高;原 子吸收分光光度计广泛使用的光源有空心阴极灯,偶 尔使用蒸气放电灯和无极放电灯。
⑴火焰原子化法。火焰原子化法器是将试样转化为气 态的基态原子,并吸收光源发出的特征光谱。
⑵非火焰原子化法。非火焰原子化法中,常用的是管 式石墨炉原子化器。
⑶氢化物形成法。 ⑷冷原子吸收法 。
一、原子吸收光谱仪及使用
⑴火焰原子化法。 火焰原子化法中,常用的是预混合型原子化器,其结
构如图 10-2所示。主要的部分有:雾化器、混合室, 燃烧器和火焰。
第1节 概述
一、原子吸收光谱仪及使用 二、原子吸收法与紫外-可见分光光度法的比较
一、原子吸收光谱仪及使用
用于原子吸收光谱分析的仪器称为原子吸收分光光度 计或原子吸收光谱仪。
基于从光源辐射出待测元素的特征光波,通过样品的 蒸汽时,被蒸汽中待测元素的基态原子所吸收,由辐 射光波强度减弱的程度,可以求出样品中待测元素的 含量。主要由光源、原子化器、分光系统、检测放大 系统4部分组成。
浓度直读法测定的基本条件:校正曲线是 线性的,而且是稳定的。试样吸光度值必须落在 校正曲线动态范围内。浓度直读法的准确度一般 要逊于标准曲线法和标准加入法。
四、双标准比较法
双标准比较法是在标准曲线法的基础上发 展起来的一种更为准确的定量手段。它是按下列 步骤分析样品被测物含量的:调整两份标准液的 质量浓度,使其吸收值与样品吸收值相差±10 %左右,以两标准点的连线作为标准曲线,在标 准曲线的弯曲段,很接近的两点可近似于直线。
三、谱线的轮廓及其变宽
3.赫鲁兹马克变宽 被测元素激发态原子与基态原子相互碰撞引起 的变宽,称为共振变宽,又称赫鲁兹马克变宽或压 力变宽。在通常的原子吸收测定条件下,被测元素 的原子蒸气压力很少超过 0.133Pa,共振变宽效应可 以不予考虑,而当蒸气压力达到 13.3 Pa 时,共振 变宽效应则明显地表现出来。
外光路系统分单光束系统和双光束系统。单光束型仪 器结构简单、体积小、价格低,能满足一般分析要求 。双光束型原子吸收光度可以消除光源和检测器不稳 定性的影响。
一、原子吸收光谱仪及使用
3.分光系统 单道双光束型原子吸收光度计结构如图10-3所示。
一、原子吸收光谱仪及使用
4.检测和显示 在原子吸收分光光度计上,广泛采用光电倍增管作检
测器。它的作用是将单色器分出的光信号转变为电信 号。这种电信号一般比较微弱,需经放大器放大。信 号的对数变换最后由读数装置显示出来。非火焰原子 吸收法,由于测量信号具有峰值形状,故宜用峰高法 或积分法进行测量。
二、原子吸收法与紫外-可见分光光度法的比较
原子吸收光谱法与紫外吸收光谱法都是基于物质 对紫外和可见光的吸收而建立起来的分析方法, 属于吸收光谱分析,但它们吸光物质的状态不同 。原子吸收光谱分析中,吸收物质是基态原子蒸 气,而紫外-可见分光光度分析中的吸光物质是溶 液中的分子或离子。原子吸收光谱是线状光谱, 而紫外-可见吸收光谱是带状光谱,这是两种方法 的主要区别。正是由于这种差别,它们所用的仪 器及分析方法都有许多不同之处。
三、谱线的轮廓及其变宽
4.洛伦兹变宽 被测元素原子与其他元素的原子相互碰撞引起 的变宽,称为洛伦兹变宽。洛伦兹变宽随原子区内 原子蒸气压力增大和温度升高而增大。 5.其他变宽 除上述因素外,影响谱线变宽的还有其他一些 因素,例如场致变宽、自吸效应等。但在通常的原 子吸收分析实验条件下,吸收线的轮廓主要受多普 勒和洛伦兹变宽的影响。在 2000~3000 K 的温度范 围内,原子吸收线的宽度为 10-3nm~10-2nm。
二、标准加入法
三、浓度直读法
在标准曲线线性范围内,用几个标准溶液 喷雾,并用仪表指示调节到它们相应的浓度值。 然后在相同的实验条件下吸喷试液,仪表上的读 数就是该试液的浓度。方法实质是标准曲线法, 但标准曲线的绘制由仪器完成 。
浓度直读法的基础是标准曲线法。用仪器 内置的校正曲线,将测定的吸光度,算出试样中 被测元素的浓度或含量,并显示在仪器上。
一、原子吸收光谱仪及使用
⑵非火焰原子化法。非火焰原子化法中,常用的是管 式石墨炉原子化器。
石墨炉原子化器的操作分为干燥、灰化、原子化和净 化四步,由微机控制实行程序升温。①干燥:在低温 (稍高于溶剂的沸点)下蒸发掉样品中溶剂。②灰化 :在较高温度下除去低沸点无机物及有机物,减少基 体干扰。③高温原子化:使以各种形式存在的分析物 挥发并离解为中性原子。④净化:升至更高的温度, 除去石墨管中的残留分析物,以减少和避免记忆效应 。
D
2 0
c
2 ln 2RT M
7.162 10 7 0
T M
三、谱线的轮廓及其变宽
2.碰撞变宽 当原子吸收区的原子浓度足够高时,碰撞变宽 是不可忽略的。因为基态原子是稳定的,其寿命可 视为无限长,因此对原子吸收测定所常用的共振吸 收线而言,谱线宽度仅与激发态原子的平均寿命有 关,平均寿命越长,则谱线宽度越窄。原子之间相 互碰撞导致激发态原子平均寿命缩短,引起谱线变 宽。碰撞变宽分为两种,即赫鲁兹马克变宽和洛伦 兹变宽。
第2节 原子吸收分光光度法基本原理
原子吸收光谱法的优点与不足:
2.分析精度好。火焰原子吸收法测定中等和高含量元素的相对
标准差可小于1%,其准确度已接近于经典化学方法。石墨炉原子 吸收法的分析精度一般为3%~5%。
3.分析速度快。原子吸收光谱仪在35 min内能连续测定50个试
样中的6种元素。
4.仪器比较简单,操作方便,应用比较广。既可以测定
分析化学
高职高专化学教材编写组 编
第10章 原子吸收光谱分析法
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