第四章原子吸收光谱法与原子荧光光谱法
第三、四章：原子发射、吸收光谱法
灯电流:空心阴极灯的发射特性取决于工作电流。灯电流过 小，放电不稳定，光输出的强度小；灯电流过大，发射谱线 变宽，导致灵敏度下降，灯寿命缩短。选择灯电流时，应在 保持稳定和有合适的光强输出的情况下，尽量选用较低的工 作电流。一般商品的空极阴极灯都标有允许使用的最大电流 与可使用的电流范围，通常选用最大电流的1/2 ~ 2/3为工 作电流。实际工作中，最合适的电流应通过实验确定。空极 阴极灯使用前一般须预热10 ~ 30 min。
分析线:用来进行定性或定量分析的特征谱线. 灵敏线:每种元素的原子光谱线中,凡是具有一定强 度,能标记某元素存在的特征谱线. 最后线:即元素含量降低或减少到最大限度时,仍能 坚持到最后的谱线.
分类：纯样光谱比较法、铁光谱比较法
铁原子光谱
3.4.2 光谱定量分析
一、原理:根据试样光谱中待测元素的谱线 强度来确定元素浓度。
4.1 概 述
定义：基于测量待测元素的基态原子对其特征谱
线的吸收程度而建立起来的分析方法。 优点：灵敏度高，10-15-10-13g ；选择性好；测量 元素多；需样量少，分析速度快 。 缺点：测定不同元素需要换灯（传统）；多数非 金属元素不可测
4.2 原理
4.2.1基本原理：在通常情况下，原子处于基态， 当通过基态原子的某辐射线所具有的能量或频 率恰好符合该原子从基态跃迁到激发态所需的 能量或频率时，该基态原子就会从入射辐射中 吸收能量，产生原子吸收光谱。 △ E=h=hc/
峰值吸收测量示意图
4.3 原子吸收分光光度计
定义:用于测量待测物质在一定条件下形成的基 态原子蒸汽对其特征光谱线的吸收程度并进行 分析测定的仪器.
分类条件 类型 按原子化方式 火焰离子化 非火焰离子化 按入射光束 单光束 多光束 按通道分 单通道 多通道
原子吸收法和原子荧光法的异同比较
原子吸收法和原子荧光法的异同比较原子吸收法和原子荧光法是分析化学中常用的两种技术手段，用于测定物质中微量元素的含量。
尽管它们有着相似的应用领域，但在原理、仪器和操作上存在一些显著的差异。
在本文中，我将深入研究原子吸收法和原子荧光法，并比较它们之间的异同点。
一、原子吸收法原子吸收法（Atomic Absorption Spectroscopy, AAS）通过测量物质中特定元素在特定波长下吸收可见光的量，来确定该元素的含量。
其基本原理是根据原子吸收特定波长的光，但过渡态或分解态的离子并不吸收该波长的光，从而可以利用这一特性分析样品中特定元素的含量。
原子吸收法可以测定多种元素，包括金属和非金属元素。
1. 仪器和工作原理：在原子吸收法中，主要使用的仪器是原子吸收光谱仪。
该仪器包括光源、样品室、光学系统、检测器和数据处理系统。
其工作原理是将样品中的元素化合物转化为原子态，通过中空阴极放电灯或石墨炉技术，产生特定元素的原子吸收光谱，再通过光谱仪测量吸收光强度，最终计算出元素的浓度。
2. 优点和应用：原子吸收法具有高选择性、良好的线性范围和较低的检测限等优点。
它被广泛应用于环境监测、冶金、食品安全等领域。
可用原子吸收法测定土壤中的重金属含量、水中的污染物浓度以及食品中的微量元素含量。
二、原子荧光法原子荧光法（Atomic Fluorescence Spectroscopy, AFS）是一种利用原子或离子在受激发后发射荧光的现象来分析物质中元素含量的技术。
原子荧光法需要源于样品的非分解态的离子或原子进行测定。
它可以测定只能被激发成原子态的元素或离子。
1. 仪器和工作原理：在原子荧光法中，主要使用的仪器是原子荧光光谱仪。
该仪器包括光源、样品室、分光系统、荧光检测器和数据处理系统。
其工作原理是将样品中的元素通过光源激发成原子态并发射荧光，再将荧光信号由光谱仪检测并进行分析。
2. 优点和应用：原子荧光法具有高选择性、较低的检测限和较宽的线性范围等特点。
武汉大学《分析化学》(第5版)(下册)章节题库(原子吸收光谱法与原子荧光光谱法) 【圣才出品】
一、选择题1．原子吸收分析中，发射线的宽度（）。
A．比吸收线的宽B．比吸收线的窄C．与吸收线一样宽窄【答案】B【解析】这是实现峰值吸收的基本条件之一。
2．在原子吸收光谱中，火焰的作用是（）。
A．提供能量使试样蒸发并离解成基态原子B．发射待测原子的特征谱线C．提供能量使试样蒸发，离解并进一步使被测原子激发D．提供连续光源【答案】A3．原子吸收光谱分析中，测量的是（）。
A．峰值吸收B．积分吸收C．分子吸收D．连续光谱4．原子吸收分析中，与火焰原子化法相比，无火焰原子化法的（）。
A．原子化效率高，灵敏度高B．原子化效率低，灵敏度高C．原子化效率高，灵敏度低D．原子化效率低，灵敏度低【答案】A5．由于原子无规则的热运动所引起的变宽是（）。
A．多普勒变宽B．劳伦兹变宽C．赫鲁茨马克变宽D．自然变宽【答案】B【解析】劳伦兹和赫鲁茨马克变宽是压力变宽，自然变宽是在无外界影响的情况下，谱带的自然宽度。
6．原子吸收分光光度法中，常在试液中加入KCl，是作为（）。
A．释放剂B．缓冲剂C．保护剂D．消电离剂【答案】D【解析】由于原子的电离而引起的干扰为电离干扰，常加入易电离元素作为消电离剂。
7．若a和b两组分的吸收光谱互相重叠，干扰组分b的吸收光谱仅有一个吸收峰。
测定a时，用（）。
A．解线性方程组法B．等吸收双波长消去法C．系数倍率法D．以上全部方法都可使用【答案】D【解析】解线性方程组法适合于光谱相互重叠的各种情况；因为干扰组分b的吸收光谱有一个吸收峰，可以找到等吸收的双波长，所以可以选用等吸收双波长消去法；干扰组分无论是否存在等吸收，都可以用系数倍率法消除干扰组分的干扰。
8．关于荧光，正确的叙述是（）。
A．受激分子从激发的各个振动能级返回至基态时所发射出的光为荧光B．荧光波长大于激发光波长C．磷光波长小于荧光波长D．温度升高，溶液中荧光物质的荧光强度增强【答案】B【解析】A项，受激分子从激发态的最低振动能级返回至基态时所发出的光为荧光。
原子荧光光谱和原子吸收光谱的区别
原子荧光光谱和原子吸收光谱的区别
原子荧光光谱和原子吸收光谱是两种常见的光谱分析方法，它们的区别主要在于测量原理和应用领域。
原子荧光光谱是通过激发原子内部能级，使得原子中的电子跃迁到较高的能级，然后再回到基态时放出光子，从而形成光谱。
这种光谱具有独特的谱线，每个谱线对应着原子中某个特定的能级跃迁所释放出的能量。
原子荧光光谱常用于分析金属、非金属元素和稀土元素等化学元素的含量和化学结构。
原子吸收光谱则是通过测量样品中的元素吸收特定波长的光线，来推断该元素的含量。
原子吸收光谱要求样品经过化学处理，使得其中的元素以单质或者化合物的形式存在，并且必须具有一定的浓度。
在测量过程中，光源会发射特定波长的光线，这些光线会穿过样品，被吸收掉一部分，未被吸收的光线会被检测器测量。
吸收光线的强度与样品中元素的含量成正比，因此可以通过测量吸收光线的强度来推断样品中元素的含量。
原子吸收光谱常用于分析金属、非金属元素以及汞、铅等有毒元素的含量。
总之，原子荧光光谱和原子吸收光谱各有优缺点，应根据具体需要选择合适的方法进行分析。
- 1 -。
原子吸收光谱法和原子荧光光谱法
的谱线宽度，它是由单色器的狭缝宽度（S） 和倒色 散率（D）决定。当倒色散率（D）一定时，可通过 选择狭缝宽度（S）来确定：
W=DS
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五、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。
作用：将待测光信号转换成电信号，经过检波放大、 数据处理后显示结果。
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三、电离干扰
来源：
高温导致原子电离，从而使基态原子数减少， 吸光度下降。
消除：
加入消电离剂（主要为碱金属元素），产生大
量电子，从而抑制待测原子的电离。如大量KCl 的
加入可抑制Ca的电离，
K Ca++ e
K+e Ca
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四、光谱干扰
主要有谱线干扰和背景干扰两种 1、谱线干扰和抑制
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二、化学干扰
来源：待测元素与共存元素发生化学反应生成难挥发的化合物所 引起的干扰，主要影响原子化效率，使待测元素的吸光度降低。
消除：
1. 加入释放剂：SO42-、PO43-对Ca2+的干扰----加入La(III)、
Sr(II) ----释放Ca2+； 2. 加入保护剂（配合剂）:
• PO43-对Ca2+的干扰---加入EDTA----CaY（稳定但易破坏） • 含氧酸中Mg 和Al 形成MgAl2O4---使A急剧下降-----加8-羟
基喹啉作保护剂。
3. 加入缓冲剂或基体改进剂：主要对GFAAS。例如加入EDTA可 使Cd的原子化温度降低。 4. 化学分离：溶剂萃取、离子交换、沉淀分离等。
激发态基态，发射出一定频率的辐射。
原子吸收光谱法和原子荧光光谱法介绍及应用
4.2.1.2 光学系统
➢ 单光束光学系统
原子吸收光谱法与原子荧光光谱法 介绍和应用
原子吸收光谱法与 原子荧光光谱法介绍和应用
原子吸收光谱法与原子荧光光谱法 介绍和应用
Alan Walsh
(1916-1998) 和他的原子吸 收光谱仪在一 起
原子吸收光谱法与原子荧光光谱法 介绍和应用
4.1 原子吸收光谱法
➢原子吸收光谱法（AAS）是基于气态的基态原 子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应 原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素 含量为基础的分析方法。
原子吸收光谱法与原子荧光光谱法 介绍和应用
4.2 原子吸收分光光度计
原子吸收光谱法与原子荧光光谱法 介绍和应用
4.2.1 仪器结构与工作原理
原子吸收光谱法与原子荧光光谱法 介绍和应用
4.2.1.1 空心阴极灯
➢ 空心阴极灯(Hollow Cathode Lamp，HCL) ➢ 由待测元素的金属或合金制成空心阴极圈和钨或其
各个量子化能级上的分布遵循Boltzmann分布 定律：
Ni
gi
ΔEi
e kT
N0 g0
原子吸收光谱法与原子荧光光谱法 介绍和应用
4.1.1 原子吸收光谱的产生
➢处于基态原子核外层电子，如果外界所提供 特定能量(E)的光辐射恰好等于核外层电子基 态与某一激发态(i)之间的能量差(ΔEi)时，核 外层电子将吸收特征能量的光辐射由基态跃 迁到相应激发态，从而产生原子吸收光谱。
➢ 选择性好：谱线比原子发射少，谱线重叠概率小 。 ➢ 灵敏度高：适用于微量和痕量的金属与类金属元素
定量分析。 ➢ 精密度(RSD%)高：一般都能控制在5%左右。 ➢ 操作方便和快速： 无需显色反应。 ➢ 应用范围广。 ➢ 局限性：不适用于多元素混合物的定性分析；对于
《分析化学》PPT课件
积分吸收与峰值吸收
• 锐线光源： 所发射谱线与原子化器中待测元素所吸收谱线中心频率（ν0）
一致，而发射谱线半宽度（ΔνE）远小于吸收谱线的半宽度 （ ΔνA ）。
原子吸收光谱法的特点
选择性好：空心阴极灯作锐线光源，光 谱干扰小。
灵敏度高：适应于微量与痕量金属与 类金属分析。石墨炉原子化法，10-10～10-14水平。
精密度高。操作方便和快速。 应用范围广：分析不同含量、不同性质、不 同状态的元素。 局限性：不适于多元素混合物的定性分析， 难以原子化的元素分析灵敏度低。
在原子光谱中的带光谱和连续光谱
• 当获得原子的线光谱时，除观察到线光谱外，还会出现带光谱和连 续辐射。
• 连续辐射来源于原子化介质中的热微粒物质产生的热辐射。等离子 体，电弧，火花也会产生带光谱和连续辐射。
原子吸收分光光度计
仪器结构与工作原理 原子化系统 原子吸收分光光度计的性能指标
仪器结构与工作原理
锐线光源 原子化器
单色器 检测器 计算机工作站
空心阴极灯（HLC）
火焰原子化器（FAAS） 石墨炉原子化器（GFAAS） 氢化物原子化器（HGAAS） 平面衍射光栅 中阶梯光栅二维色散系统
光电倍增管（PMT）
包括雾粒的脱溶剂、蒸发、解离等阶段。 大部分分子解离为气态原子。
火焰原子化
火焰原子化器 火焰的类型 火焰的构造及其温度分布 自由原子在火焰中的空间分布 燃气和助燃气的比例
火焰的类型
• 当空气作为助燃气时，由不同燃气获得的火焰温度在1 700～2 400 ℃。仅仅能够原子化那些易分解的试样。
• 对难熔的试样，必须采用氧或氮氧化合物作为助燃气进行原子化。
光源的调制也可用稳定的直流电供给空心 阴极灯，在空心阴极灯和火焰之间插入一个切 光器，进行机械调制。
武汉大学《分析化学》(第5版)(下册)课后习题(原子吸收光谱法与原子荧光光谱法) 【圣才出品】
第4章 原子吸收光谱法与原子荧光光谱法4-1 Mg 原子的核外电子跃迁时吸收共振线的波长为285.21nm ，计算110133S P →在2500K 时其激发态和基态原子数之比。
解：已知231341.3810, 6.62610k J K h J s---=⨯⋅=⨯⋅由于/0/i E kT i g g e-∆i 0N /N =00/(21)/(21),i i g g J J J L S=++=+又根据题意可得00,1i J J ==所以0/3/1i g g =348919/ 6.62610 3.010/285.2110 6.97410i E hc Jλ---∆==⨯⨯⨯⨯=⨯1923i 0N /N =10103exp[ 6.974/(1.382500)]---⨯⨯⨯⨯-9i 0N /N =5.06104-2 原子吸收分光光度计单色器的倒线色散率为1.6nm/mm ，欲测定Si251.61nm 的吸收值，为了消除多重线Si251.43nm 和Si251.92nm 的干扰，应采取什么措施？答：由题意知属于谱线干扰，可采用的措施是减小单色器狭缝。
Si251.61nm 与Si251.92nm 、Si251.43nm 分别相差0.31nm 和0.18nm ，单色器的倒线色散率为1.6nm/mm ，所以应选用的狭缝宽度s≤（0.18/1.6）mm ＝0.1125mm 。
4-3 简述原子吸收光谱产生的原理，并比较与原子发射光谱有何不同？答：（1）原子吸收光谱产生的原理：处于基态原子核外层电子，如果外界所提供特定能量的光辐射恰好等于核外层电子基态与某一激发态之间的能量差时，核外层电子将吸（2）原子吸收光谱与原子发射光谱的不同之处为：原子吸收光谱是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线的吸收作用来进行定量分析的方法；原子发射光谱是基于原子的发射现象来进行定量分析的方法。
4-4 简述原子吸收光谱法进行定量分析的依据及其定量分析的特点。
仪器分析第04章 原子吸收(荧光)光谱
N
1 2 k
（K 为激发态寿命或电子在高能 级上停留的时间，10-7-10-8 s）
原子在基态和激发态的寿命是有限的。电子在基态停留的时间长， 在激发态则很短。由海森堡测不准（Heisenberg Uncertainty principle） 原理，这种情况将导致激发态能量具有不确定的量，该不确定量使谱线 具有一定的宽度N (10-5nm)，即自然宽度。 该宽度比光谱仪本身产生的宽度要小得多，只有极高分辨率的仪器 才能测出，故可勿略不计。
K d
e 2
mc
N0 f
式中，e为电子电荷；m为电子质量；f为振子强度，它是受到激发的每个原 子的平均电子数，与吸收几率成正比。
此式说明，在一定条件下，“积分吸收”只与基态原子数N0成正比 而与频率及产生吸收线的轮廓无关。只要测得积分吸收值，即可求出基 态原子数或浓度。因此 AAS 法是一种不需要标准比较的绝对分析方法。 积分吸收就是将原子吸收线轮廓所包含的吸收系数进行积分（即吸 收曲线下的总面积）。
因此，尽管原子吸收现象早在18世纪就被发现，但一直未用 于分析。直到1955年，Alan Walsh 提出以“峰值吸收”来代替“ 积分吸收”。从此，积分吸收难于测量的困难得以“间接”地解 决。
25
2. 峰值吸收 1955年，Walsh 指出，在温度不太高时，当发射线和吸收线满足以 下两个条件，即: 带宽 e a ; e a 中心波长一致 当e a时，发射线很窄，发射线的轮廓可认为是一个矩形，则 在发射线的范围内各波长的吸收系数近似相等，即K＝K0（K ，积分吸 收系数；K0 ，峰值吸收系数），因此可以“峰值吸收”代替“积分吸收 ”:
同样频率的光辐射，其对应的谱线称为共振发射线。
第四章 原子吸收光谱法与原子荧光光谱法
第四章原子吸收光谱法与原子荧光光谱法4-1 . Mg原子的核外层电子31S0→31P1跃迁时吸收共振线的波长为285.21nm,计算在2500K 时其激发态和基态原子数之比.解:Mg原子的电子跃迁由31S0→31P1 ,则g i／g0=3跃迁时共振吸收波长λ=285.21nmΔEi=h×c／λ=（6.63×10-34）×（3×108）÷（285.31×10-9）=6.97×10-19J激发态和基态原子数之比：Ni／N0＝（g i／g0）×e-ΔEi／kT其中:g i／g0=3ΔEi／kT=-6.97×10-19÷〔1.38×10-23×2500〕代入上式得：Ni／N0＝5.0×10-94-2 .子吸收分光光度计单色器的倒线色散率为1.6nm／mm，欲测定Si251.61nm的吸收值，为了消除多重线Si251.43nm和Si251.92nm的干扰，应采取什么措施？答：因为: S1 =W1/D= (251.61-251.43)/1.6= 0.11mmS2 =W2/D=（251.92-251.61）/1.6=0.19mmS1＜S2所以应采用0.11mm的狭缝.4-3 .原子吸收光谱产生原理，并比较与原子发射光谱有何不同。
答：原子吸收光谱的产生：处于基态原子核外层电子，如果外界所提供特定能量（E）的光辐射恰好等于核外层电子基态与某一激发态（i）之间的能量差（ΔEi）时，核外层电子将吸收特征能量的光辐射有基态跃迁到相应激发态，从而产生原子吸收光谱。
原子吸收光谱与原子发射光谱的不同在于：原子吸收光谱是处于基态原子核外层电子吸收特定的能量，而原子发射光谱是基态原子通过电、热或光致激光等激光光源作用获得能量；原子吸收光谱是电子从基态跃迁至激发态时所吸收的谱线，而原子发射光谱是电子从基态激发到激发态，再由激发态向基态跃迁所发射的谱线。
仪器分析第四章AAS
吸收线能量与波长关系 λ= hc/∆E
2. Boltzmann分布定律 分布定律 若激发态原子和基态原子处于热力学平 衡状态下，其比例大小可用Boltzmann方 衡状态下，其比例大小可用 方 程表示： 程表示：
Ni/N0 =
-Ei/kT gi/g0·e e
激发态原子， 基态原子， Ni-激发态原子，N0-基态原子，gi/g0-统 计权重， 激发原子需要能量， 计权重 ， Ei- 激发原子需要能量 ， T- 绝 对温度， Bottzmann常数 对温度，k- Bottzmann常数
峰值吸收测量示意图
根据吸光度的定义： ㏒ 根据吸光度的定义：A=㏒I0/I 其中I 在 ν 频率范围内的入射光强， 其中 0—在∆νe频率范围内的入射光强，即 锐线光源共振线通过喷入空白试液的火焰 后谱线积分光强； 后谱线积分光强； I—在∆νe频率范围内的透射光强，即为火 在 ν 频率范围内的透射光强， 焰喷入样品溶液后的共振积分光强。 焰喷入样品溶液后的共振积分光强。 它们分别为： 它们分别为：
压力变宽) （3）碰撞变宽 压力变宽 ）碰撞变宽(压力变宽 碰撞变宽
变宽： ①Holtzmark变宽：同种原子相互 变宽 碰撞而引起谱线变宽 变宽： ②Lorentz变宽：异种粒子相互 变宽 碰撞而引起谱线变宽
原因： 原因：主要是发光原子或吸光原子与其他 粒子（包括同种粒子）发生非弹性碰撞， 粒子（包括同种粒子）发生非弹性碰撞， 使原子“辐射”中断， 使原子“辐射”中断，激发态原子平均寿 命缩短，导致谱线变宽。 命缩短，导致谱线变宽。
因此 2b K0 = ∆ν
∫Kνdν
④
为比例常数， ④式中b为比例常数，其值与谱线变宽的物 式中 为比例常数 理过程有关。 理过程有关。
原子荧光光谱法和原子吸收光谱法的异同点
原子荧光光光谱（AFS）和原子吸收光谱（AAS）是用于确定各种样品中的痕量金属离子的两种重要分析技术。
尽管两者在基于原子过渡原理和使用原子蒸汽作为样本方面有相似之处，但两种方法之间还是有一些不同之处。
AFS和AAS的主要区别之一是检测原则。
在AFS中，分析原子通过一级辐射源被激发到更高的能量水平，然后在返回地面状态时释放出特性荧光辐射。
然后测量这种辐射，以确定分析仪的浓度。
另在AAS 中，analyte原子吸收了光的特征波长，然后通过量测来测定analyte 的浓度。
另一个关键区别在于这两种技术的敏感性。
AFS一般比AAS更敏感，因此它是在复杂矩阵中确定痕量金属离子的首选方法。
这是因为与AAS的吸收信号相比，AFS的排放量受到背景干扰的强度更大，影响较小。
当分析物的浓度非常低或当样品基质的干扰引起关注时，常使用AFS。
美国战地服务团和澳大利亚战地服务团的样本编制可能有所不同。
在AFS中，样本一般被原子化，并被引入到石英细胞中使用火焰，等离子体或其他原子化源的兴奋状态。
这一过程导致特异性荧光辐射的排放，然后加以测量。
相比之下，AAS往往涉及在加热的石墨炉或火焰内对样品进行原子化，然后测量光的吸收。
美国战地服务团和澳大利亚战地服务团所使用的仪器也可能有所不同。
美国战地服务团通常使用荧光光谱仪和单色仪进行波长选择和光倍数管检测。
相比之下，AAS使用火焰或石墨炉的原子分解系统加上光源、单色器和光检测器来测量吸收。
尽管有这些差异，美国战地服务团和澳大利亚战地服务团都有各自的优势和应用。
AAS由于其简便和坚固性，在环境，临床和工业样品中广泛用于金属的常规分析。
另美国战地服务团在分析水和生物样品等高度敏感和选择性金属的痕量分析方面特别有用。
虽然美国战地服务团和AAS共同的原则是利用原子过渡来确定痕量金属离子，但它们在探测原则，灵敏度，样品制备和仪器化方面却有所不同。
了解这些差异对于选择具体分析任务的最适当技术至关重要。
环境仪器分析(张宝贵) 第4章 原子荧光光谱法
4.2 氢化物发生体系
共价氢化物的生成,归纳起来,有三种还原体系
金属---酸还原体系 硼氢化钾（钠）---酸还原体系 电解法还原体系
三种还原体系
反应原理 金属体系：
Zn + 2HCl
+
Em +
ZnCl2 + 2H*
EHn + H2
Em 表示发生还原反应的正离子 H* 表示初生态
硼氢化钾（钠）---还原体系
原子荧光方法中，最主要，最有应用价值的是
氢化物原子荧光法，它具有检出限低，仪器便 宜，该方法最适宜测定的元素如As，Pb，Hg， Ca，Se等，恰恰是环保，临床医药，半导体 工业最常测定的元素。因此，原子荧光是重要 的无机痕量分析方法之一。
原子发射、吸收和荧光光谱
（1）发射与吸收光谱--线状光谱
NaBH4 + 3H2O + HCl 8H*
Em
+
H3BO3 + NaCl + 8H*
EHn + H2
优缺点比较
金属---酸
还原能力差、少数元素能 生成 EHn,AsH3, SnH2,SeH2 还原能力强，已知有10种 元素可生成共价氢化物： As,Sb,Bi,Pb,Se,Te,Ge,Sn, Zn,Cd
大气及大气颗粒物
原子荧光光谱法用于测定大气及颗粒物中某些元
素的测定，为了解大气的污染情况提供信息。用 双道原子荧光光度计测定空气中的铅、硒的含量， 检出限分别达到1 µg/L和4.72×10-5 mg/m3。用 冷原子荧光光谱法测定大气中痕量气态总汞、汞 矿区冶炼车间空气中的二价汞、垃圾卫生填埋场 排气筒中的气态总汞及排气筒中单甲基汞和二甲 基汞的含量。经消解后，采用原子荧光光谱法可 对大气颗粒物中铅、汞、砷和锑等重金属元素的 分布进行分析。
原子发射光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法的比较
原子发射光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法的比较原子发射光谱法、原子吸收光谱法和原子荧光光谱法都是用于分析原子化学成分的重要方法。
这些方法都基于原子的能级结构和电子跃迁现象，但它们之间有几个重要的区别。
原子发射光谱法 (AES) 是一种能够确定元素种类和测量元素浓度的方法，该方法利用激发原子发出特定波长的光来分析样品。
具体来说，AES使用能够将样品中的原子激发到高能级状态的能量源，例如电弧或激光。
一旦被激发，原子会发出能量差等于跃迁能量的光，这些光被收集并分析以确定样品中存在的元素和它们的浓度。
原子吸收光谱法 (AAS) 也是一种测量元素浓度的方法，但它通过测量样品中原子吸收特定波长的光来分析元素。
具体来说，AAS使用一个光源，发射出特定波长的光通过样品，如果存在原子吸收了这些光，那么就会观察到减少的光强度。
这个减少的光强度与样品中元素的浓度成正比，因此可以用来测量元素浓度。
原子荧光光谱法 (AFS) 利用荧光现象来分析样品中的元素。
具体来说，AFS使用一个光源激发样品中的原子，当原子回到低能级时会发出荧光。
这个荧光可以被收集并分析以确定样品中存在的元素和它们的浓度。
这些方法各自有其优点和缺点。
AES具有高分辨率和广泛的元素应用范围。
AAS对低浓度的元素具有高灵敏度。
AFS对某些元素具有更高的选择性和灵敏度。
因此，根据不同的应用场景和需要，可以选择不同的方法来进行分析。
原子吸收光谱法 与 原子荧光光谱法 区别
原子吸收光谱法与原子荧光光谱法区别在分析化学中，原子吸收光谱法和原子荧光光谱法是两种常用的方法，它们在分析物质中的微量金属元素时非常有用。
这两种方法都是基于原子能级的不同特性来进行分析，但是它们之间有很大的区别。
原子吸收光谱法是利用原子吸收特定波长的光线来分析物质中
的金属元素。
当特定波长的光线通过物质时，物质中的金属元素会吸收这些能量，并跃迁到高能级。
然后，仪器会测量金属元素从高能级返回到低能级时所放出的能量，从而确定物质中的金属元素浓度。
这种方法可以分析多种金属元素，并且可以测量非常低的浓度。
相反，原子荧光光谱法则是利用原子在受到能量激发后，重新释放能量的特性来进行分析。
当物质中的金属元素受到能量激发时，它们会释放出能量，产生独特的荧光光谱。
仪器会测量这些光谱来确定金属元素的浓度。
原子荧光光谱法比原子吸收光谱法更加灵敏，可以检测到更低的金属元素浓度。
总之，原子吸收光谱法和原子荧光光谱法在分析金属元素方面是非常有用的。
它们之间的区别在于原子能级的不同特性，分析原理和灵敏度也有所差异。
根据不同的分析需求，可以选择使用适合的方法来进行分析。
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第四章原子吸收光谱法与原子荧光光谱法4-1 . Mg原子的核外层电子31S0→31P1跃迁时吸收共振线的波长为285.21nm,计算在2500K时其激发态和基态原子数之比.解:Mg原子的电子跃迁由31S0→31P1 ,则g i／g0=3跃迁时共振吸收波长λ=285.21nmΔEi=h×c／λ=（6.63×10-34）×（3×108）÷（285.31×10-9）=6.97×10-19 J激发态和基态原子数之比：Ni／N0＝（g i／g0）×e-ΔEi／kT其中:g i／g0=3ΔEi／kT=-6.97×10-19÷〔1.38×10-23×2500〕代入上式得：Ni／N0＝5.0×10-94-2 .子吸收分光光度计单色器的倒线色散率为1.6nm／mm，欲测定Si251.61nm的吸收值，为了消除多重线Si251.43nm和Si251.92nm的干扰，应采取什么措施？答：因为: S1 =W1/D= (251.61-251.43)/1.6= 0.11mmS2 =W2/D=（251.92-251.61）/1.6=0.19mmS1＜S2所以应采用0.11mm的狭缝.4-3 .原子吸收光谱产生原理，并比较与原子发射光谱有何不同。
答：原子吸收光谱的产生：处于基态原子核外层电子，如果外界所提供特定能量（E）的光辐射恰好等于核外层电子基态与某一激发态（i）之间的能量差（ΔEi）时，核外层电子将吸收特征能量的光辐射有基态跃迁到相应激发态，从而产生原子吸收光谱。
原子吸收光谱与原子发射光谱的不同在于：原子吸收光谱是处于基态原子核外层电子吸收特定的能量，而原子发射光谱是基态原子通过电、热或光致激光等激光光源作用获得能量；原子吸收光谱是电子从基态跃迁至激发态时所吸收的谱线，而原子发射光谱是电子从基态激发到激发态，再由激发态向基态跃迁所发射的谱线。
4-4．简述原子吸收法定量分析的依据及其定量分析的特点。
答：原子吸收法定量分析的依据是A=Kc.定量分析特点选择性好，灵敏度高，精密度高，操作方便和快速应用范围广，有局限性。
4-5．原子谱线变宽的主要因素有哪些？对原子吸收光谱分析有什么影响？答：变宽因素有自然变宽、多普勒变宽、碰撞变宽、场致变宽、和自吸变宽其中主要因素有Doppler变宽、Lorentz变宽自然变宽和劳伦兹变宽在1500~3000K的原子化器中数量级都约为10-3nm，要对半宽度约为10-3nm的吸收谱线进行积分，需要极高分辨率的光学系统和极高灵敏度的检测器，目前还难以做到。
谱线变宽后就无法进行积分吸收难以用与分析中而只能采用峰值吸收。
4-6．画出原子吸收分光光度计的结构图，并简要叙述原子吸收分光光度计的工作原理。
工作原理：锐线光源发射出待测元素特征谱线被原子化器中待测元素原子核外层电子吸收后，经光谱系统中的单色器，将特征谱线与原子化器在原子化过程中产生的复合光谱色散分离后，检测系统将特征谱线强度信号转换成电信号，通过摸/数转化器转化成数字信号；计算机光谱工作站对数字信号进行采集处理与显示，并对分光光度计个系统进行自动控制。
4-7．子吸收分光光度计有哪些主要性能指标?这些性能指标对原子吸收光谱定量分析有什么影响?答1.光学系统的波长显示值误差;进行光谱分析时,待仪器稳定后,调节波长控制装置,达到最强光辐射能量时光学系统显示波长与理论波长误差小于正负0.2mm.2光学系统分辨率;光学系统分辨率是单色器时对共振吸收线与其他干扰谱线分辨率能力的一项重要指标.3基线的稳定性4吸收灵敏度;灵敏度定义为产生1﹪吸收(T=99﹪,A=0.0044)时所对应的元素含量.5精密度;精密度用相对标准(RSD)表示,在仪器最佳工作状态下,对一定浓度的溶液进行多次重复测量(n>10).火焰原子化的RSD必须小于3﹪,石墨炉原子法采用自动化进样器进样,RSD必须小于5﹪6检出限; 检出限(0.L)的定义为吸收信号相当于3倍噪声水平的标准差时所对应的元素含量.4-8．火焰原子化法和石墨原子化法的工作原理,特点及其注意事项;为什么石墨炉原子化法比火焰原子化法具有更高的灵敏度和更低的检出限?火焰原子化的过程:由燃气(化学燃料)和助燃气(氧化剂)之间的燃烧反应形成化学火焰,燃烧过程中雾化的气溶胶进行下列各种物理变化与化学反应过程:干燥与蒸发:MmNn(l)=MmNn(s)=MmNn(g)解离与原子化反应: MmNn(g)=M(m+)+N(n_)=M+N原子吸收与发射过程:M+N----M*+N*----M+N电子与离子发射过程:M+N==M(m+)+N(n+)--- M(m+)*+N(n+)*--- M(m+)+N(n+)火焰原子化的特点与局限性: 适用范围广,分析操作简单,分析速度快和分析成本低,然而,同轴气动雾化器的雾化效率低(约为5%--10%),所需试样溶液体积大(ml),火焰原子化效率低并伴随着复杂的火焰反应,原子蒸汽在光程中滞留时间短和燃气与助燃气稀释作用,限制了方法检出限的减低,而且只能分析液体试样.石墨原子化法的升温程序: 石墨原子化法必须选择适宜的干燥,灰化,原子化和除残升温速率,并保持时间程序及内保护气的控制程序.1干燥的升温速率和保持时间2灰化升温速率和保持时间.3原子化升温速率和保持时间.4除残升温程序.石墨炉原子化法的特点:采用直接进样和程序升温方式,原子化温度曲线是一条具有峰值的曲线,主要特点是:可达3500摄氏度高温,且升温速度快,绝对灵敏度高,一般元素的可达10-9---10-12g,可分析70多种金属和类金属元素,所用试样量少,但是石墨炉原子化法的分析速度慢,分析成本高,背景吸收,光辐射和基体干扰比较大.4-9．原子法存在哪些主要的干扰?如何减少或消除这些干扰?答:原子吸收光谱法分析中的干扰主要包括物理干扰,化学干扰,电离干扰和光谱干扰.1减少或消除物理干扰的办法:A最常用的方法是配置与待测液试样溶液基体相一致的标准溶液.B当配制与待测液试样溶液基体相一致的标准溶液有困难时,采用标准加入法.C被测试样溶液中元素的浓度较高时,采用稀释方法来减少或消除物理干扰.2减少或消除化学干扰的办法.改变火焰类型,改变火焰特征,加入释放剂,加入保护剂,加入缓冲剂,采用标准加入法.3减少或消除电离干扰的方法.最常用的方法是加入电离能较低的消电离剂,利用强还原性富燃火焰也可抑制电离干扰,标准加入法也可在某些程度上减少或消除电离干扰,提高金属元素总浓度也是减少或消除电离干扰的基本方法.4光谱干扰及其消除方法:A减少或消除吸收线重叠干扰方法:选用较小的光谱通带,选用被测元素的其他分析线,预先分离干扰元素.B减少或消除直流发射光谱干扰方法:采用锐线光源的电源调制技术.C减少或消除非吸收光谱干扰方法:选用较小的光谱通带,选用较小HCL灯电流.4-10简述氘灯校正背景校正技术的工作原理及特点答:(1)工作原理是:在垂直于锐线光源和原子化器之间增加了氘灯光源与切光器,氘灯在发射连续光谱,通过切光器的频率,让锐线光源所发射的特征谱线和一定光谱通带氘灯所发射的谱线分时通过原子化器,当特征谱线进入原子化器时,原子化器中的基态原子核外层电子对它进行吸收,同时也产生分子吸收和光散射背景吸收,检测得到原子吸收(A1)和背景吸收(A2)的总吸收(A),A=A1+A2.当氘灯所发射的谱线进入原子化器后,宽带背景吸收要比窄带原子吸收大许多倍,此时原子吸收可忽略不计,检测只获得背景吸收(A2).根据光吸定律加和性,两束谱线吸收结果差:A1=A-A2,T得到扣除背景吸收以后的原子吸收(A1).(2)特点:它是火焰原子化法.石墨炉原子化法和低温原子化法都可以采用的背景校正技术,且灵敏度高,动态线性范围宽,但仅对紫外光谱区(<350nm)有效.4-11. 简述Zeeman效应背景校正技术的工作原理及其特点答:(1)工作原理:利用锐线光源所发射的特征谱线被偏振成垂直于磁场的特征偏振谱线.通过在石墨炉原子化器上施加恒定强度电磁场,使待测元素原子核外层电子的吸收谱线裂分为p 和s+,s- -.当通过垂直于磁场的s+和s -时,检测器检测到背景吸收(A2),当通过平行于磁场的p 时,检测器检测到原子吸收(A1)和背景吸收(A2)的总吸收(A),两种吸收结果的差:A1=A-A2,就得到扣除背景吸收以后的原子吸收.(2)特点:因石墨炉原子化器的背景吸收比火焰原子化法更严重,它是石墨炉原子化法必须采用的背景吸收校正技术之一.4-12．简述标准曲线法和标准加入法的特点与使用注意事项.答:(1)标准曲线法需绘制吸光度对标准溶液浓度的曲线,其注意事项:分析前用标准溶液校正系统;分析过程中保持操作条件不变;标准系列与被分析样品溶液的组成尽量一致;标准和试样溶液的吸光度应试在0.15~0.70之间.(2)标准加入法是建立在吸光度与浓度成正比及吸光度的加和性的基础上.该法可消除基体效应的影响,但不能扣除背景.它又分为单点加入法和作图法.其注意事项:对于作图法适合对三份以上等体积的实测溶液中成比例地加入标准溶液,分别测定吸光度.4-13．简要回答以下问题：（1）在测定血清中钾时，先用纯水将试样稀释40倍，再加入钠盐至800μg/ml. 试解释这些实验操作的理由. 并简述此定量分析的标准曲线法系列标准溶液应如何配制.(2) 硒的共振吸收线为196.0nm. 若分析头发中硒元素的含量,应选用何种火焰类型并说明理由.(3) 分析矿石中锆元素含量,应选用何种火焰类型并说明理由.答:(1)稀释是为了减少基体效应;加入钠盐可抑制电离效应,减少电离干扰.为了使基体匹配,标准溶液应使用标准加入法配制.(2)应选用空气-氢气火焰. 原因: 196.0nm处位于真空紫外区,空气-氢气火焰是氧化火焰适用于其共振线在短波区的元素分析.(3)氧化亚氮-乙炔火焰因为在矿石中燃烧时形成了耐高温的氧化物,而此火焰具有还原性,可产生耐高温火焰,利于锆氧化物的融化和分解.4-14．焰原子吸收光谱法分析某试样中微量Cu的含量,称取试样0.500g,溶解后定容到100ml容量瓶中作为试样溶液.分析溶液的配制及测量的吸光度如下表所示(用0.1mol/L 的HNO3定容),计算试样中Cu的质量分数(%)解:设2号,3号溶液配制好的浓度分别为C2,C3(mg/L).试样Cu的摩尔浓度为C mg/L,扣除1号溶液未加入试样溶液吸光度的干扰.得:0.150-0.010=KC20.375-0.010=KC3又因为:C2=5C÷25 C3=(5C+1.0×5.00)÷25联立解得C=0.62mg/L则Cu的质量分数为(0.62mg/L×0.1L)÷(0.500×103mg)＝0.0124%4-15. 子吸收光谱法测定水样中Co离子的含量，分取V水样（ml）的水样于6个50.00ml 的容量瓶中，加入V标准溶液（ml）的60.00μg/ml,Co标准溶液，然后稀释至刻度，计算水答案：由题意知背景吸收为0.042，所以要扣除背景吸收，扣除背景吸收后列表如下：作V标准溶液—A吸光度曲线，其与X轴交点即为标准溶液与待测物质物质的量相等的点0.000.050.100.150.200.250.300.350.400.450.500.550.60吸光度v标准溶液/mlB1.732由图知V标准溶液=1.73mlC标准溶液×V标准溶液=Cx×VCx=（C标×V标）／V=（60×1.73）／10=10.9μg/ml4-16.原子荧光光谱是怎样产生的？有几种类型？答：原子荧光光谱的产生：气态和基态原子核外层电子吸收了特征频率的光辐射后被激发至第一激发态或较高激发态，在瞬间又跃迁回或较低的能态，若跃迁过程以光辐射的形式发射出与所吸收的特征频率相同或不相同的光辐射即产生原子荧光。