【PPT】第四章原子吸收光谱分析法(PPT课件)

其定义为：能产生1%吸收或0.0044
吸光度时，所对应的待测元素的质 量（以g /1%吸收为单位），也叫特 征质量，其计算式为：
S
C V 0 .0 0 4 4 A
( g /1% 吸 收 )
式中：S为绝对灵敏度；C为试液 中待测元素的浓度（g/mL）；V
为试液的体积mL；A为吸光度。
2．检测极限：指仪器所能检 出的元素的最低浓度或最小质 量。 定义为：能给出信号强度 等于3倍噪声信号强度标准偏差 时所对应的元素浓度或质量。
所需频率的光。阴极发射出的光
谱，主要是阴极元素的光谱（待 测元素的光谱，另外还杂有内充
惰性气体和阴极杂质的光谱）。
工作过程：高压直流电 （300V） -
--阴极电子---撞击隋性原子--电离(二次电子维持放电)---正 离子---轰击阴击---待测原子溅
射----聚集空心阴极内被激发---待测元素特征共振发射线。
溶液全部稀释到相同体积，此时，各 溶液中待测元素的浓度分别为：Cx，
Cx+Co，Cx+2Co，Cx+3Co等。
测定各溶液的吸光度，并以吸光
度对加入的待测元素的浓度（增量） 作图，得如下曲线：
将直线延长至与横坐标相交， 交点与原点之间的距离所代表的浓 度值就是试液中待测元素的浓度。
注意事项：须线性良好；至少 四个点；只消除基体效应，不消除 分子和背景吸收；斜率小时误差大 。
二. 原子化器 原子化器是将样品中的待 测组份转化为基态原子的装置。
（一）火焰原子化器：火焰原子化 法是利用气体燃烧形成的火焰来进
行原子化的。火焰型的原子化系统
我们把它叫做火焰原子化器。
1．结构：火焰原子化器的结构如图 所示：
a）喷雾器：将试样溶液转为雾状。
b）雾化室：内装撞击球和扰流器 （去除大雾滴并使气溶胶均匀）。
速后向阳极运动。
电子在由阴极射向阳极的过程中， 与载气（惰性气体）原子碰撞使其
电离成为阳离子。带正电荷的惰性
气体离子在电场加速下，以很快的
速度轰击阴极表面，使阴极内壁的
待测元素的原子溅射出来，在阴极
腔内形成待测元素的原子蒸气云。
蒸气云中的待测元素的原子 再与电子、惰性气体原子、离子
发生碰撞而被激发，从而发射出
0.0044吸光度时，试液中待测元
素的浓度（以μg /mL/1%吸收为 单位），也叫特征浓度：
S
C 0 .0 0 4 4 A
( g / m L /1% 吸 收 )
式中：S为相对灵敏度；C为试液 中待测元素的浓度（μg /mL）；
A为试液的吸光度。
2）绝对灵敏度 石墨炉原子吸收法采用绝对灵敏度，
之间的化学反应而引起的干扰。
1．加入释放剂：在测定时加入一 种能与干扰组分生成更稳定或更
难挥发化合物的试剂，而使待测
元素释放出来，从而消除干扰。
如：在测定钙时，加入锶，它能
与磷酸根形成更稳定的化合物而
含量及痕量组分的测定。
3）温度高，在惰性气氛中进行且有 还原性C存在，有利于易形成难离
解氧化物的元素的离解和原子化。
2. 化学原子化（低温原子化） 包括汞蒸汽原子化和氢化物原子 化。
1）汞蒸汽原子化（测汞仪） 将试样中汞的化合物以还 原剂 （ 如 SnCl2 ） 还原为汞蒸 汽，并通过Ar 或N2 将其带入 吸收池进行测定。
2300K左右。
2）火焰的类型：
贪燃：燃气较少，（燃助比小于化学计量， 约为1比6），燃烧完全，温度较高 富燃焰：燃气较多。燃烧不完全，温度较 低。但具有还原性 。
化学计量焰：
（二）非火焰原子化法：常用的 非火焰原子化法主要有电热高
温石墨管原子化法和化学原子 化法。
1. 石墨炉原子化器
包括电源、保护系统和石墨管三部分。 电源：10~25V，500A。用于产生高温。
子化系统、分光系统及检测显示 系统四个部分构成。
原子化器 光源 切光器
单色器
燃气
检测显 示系统
原子化系统
助燃气 雾化器
样品液
废液
一．光源：
1．光源应满足的条件：
1）能辐射出半宽度比吸收线半宽度还
窄的谱线，并且发射线的中心频率应 与吸收线的中心频率相同。
2）辐射的强度应足够大。
3）辐射光的强度要稳定，且背景小。
是锐线光源。
（一）锐线光源：光源发射线的 中心频率与吸收线的中心频率一
致，而且发射线的半宽度比吸收
线的半宽度小得多时，则发射线 光源叫做锐线光源。
发射线 吸收线 I

0

1、光源的能量能被原子充分吸
收，测定的灵敏度较高。
如果用连续光源，则吸收的光的 强度只占入射光强度的极小部分，
使测定的灵敏度极差：如图所示
灰 化：使基体和有机物尽量挥发
除去；
原子化：待测物化合物分解为 基态原子，此时停止通 Ar ，延
长原子停留时间，提高灵敏度； 净 化：样品测定完成，高温去
残渣，净化石墨管。
石墨炉原子化器与火焰原
子化器比较有如下优点： 1）原子化效率高，可达到90% 以上，而后者只有10%左右。
2）绝对灵敏度高（可达到10-12 ～ 10-14 ），试样用量少。适合于低
此时得到净吸收度A=AT-AB
2）连续光源背景校正（氘灯或氢 灯校正法 ） 先用锐线光源测定分析线的 原子吸收和背景吸收的总和。再 用氘灯在同一波长测定背景吸收 （这时原子吸收可忽略不计）计 算两次测定吸光度之差，即为原 子的吸光度。
（三）化学干扰：化学干扰是指在溶液 中或气相中由于待测元素与其它组分
c）燃烧器：产生火焰并使试样蒸
发和原子化的装置。
2．原子化过程：
MeX 脱水
MeX 蒸发
MeX 分解
（溶液）（固体微粒） （气态分子） Me ＋X (基态原子)
3．火焰：火焰的作用是将试液中
的待测元素原子化。
1）火焰的组成： 空气——乙炔火焰：温度在
2500K左右； N2O——乙炔火焰：
温度可达到3000K左右；空 气——氢气火焰：最高温度
干扰，叫背景吸收。
1）邻近线背景校正
用分析线测量原子吸收与背 景吸收的总吸光度，因非共振线
（邻近线）不产生原子吸收 用它
来测量背景吸收的吸光度。两者
之差值即为原子吸收的吸光度。
因为共振线（此时为分析线） 的总吸光度AT包括基态原子的吸收
A和背景吸收AB，即AT=A+AB
通过测量共振线旁的“邻近线” 的吸收，得到AB
多种金属元素和一些非金属元素 的含量。
一．定量分析方法： （一）标准曲线法：配制一系列 不同浓度的待测元素标准溶液， 在选定的条件下分别测定其吸光 度，以测得的吸光度A为纵坐标， 浓度为横坐标作图，得到标准曲 线。
再在相同条件下测定试液的吸 光度，由标准曲线上就可求
得待测元素的浓度或含量。
1．配制标准溶液时，应尽量 选用与试样组成接近的标准样 品，并用相同的方法处理。如 用纯待测元素溶液作标准溶液 时，为提高测定的准确度。可 放入定量的基体元素。
2．应尽量使得测定范围在 T=30～90%之间（即A=0.05～
0.5），此时的测量误差较小。
3．每次测定前必须用标准溶液 检查，并保持测定条件的稳
定。 4．应扣除空白值，为此可选用
空白溶液调零。
2. 标准加入法：
取两份体积相同的试样溶液， 设为A和B，在B中加入一定量的
待测元素，然后分别将A和B稀释
计算式为： D
c 3 A
( g / m L) (g)
或D
g 3 A
式中D为检出极限（μg/mL或g）； σ为对空白溶液进行不少于10次测 量时的标准偏差；A为吸光度；g为 质量（g）。
§4—3 原子吸收光谱法定量分析 原子吸收光谱法是一种元素定
量分析方法，它可以用于测定60
2．空心阴极灯：
空心阴极灯是一种气体放电管，
其结构如图：
钨棒构成的阳极和一个圆柱形
的空心阴极，空心阴极是由待测
元素的纯金属或合金构成，或者 由空穴内衬有待测元素的其它金
属构成。
当在正负电极上施加适当电
压（一般为200～500伏）时，在
正负电极之间便开始放电，这时， 电子从阴极内壁射出，经电场加
二．干扰及其消除
（一）谱线干扰： 如：在Ni的分析线232.0nm附近还
存在231.6nm的谱线，
如：用308.22nm的谱线测定铝时，
如果存在钒，钒对308.21nm的谱
线要产生吸收，
（二）背景吸收：由于原子化器
（火焰和石墨炉）中存在的气体
分子和盐类所产生的吸收以及存 在的固体颗粒对光的散射引起的
保护系统： 保护气（Ar）分成两路
管外气——防止空气进入，保护石墨 管不被氧化、烧蚀。
管内气——流经石墨管两端及加
样口，可排出空气并驱 除加热
初始阶段样品产生的蒸汽
冷却水——金属炉体周围通水，
以保护炉体。 石墨管：多采用石墨炉平台技术。
原子化过程可分为四个阶段，即
干燥、灰化、原子化和净化。 干 燥：去除溶剂，防样品溅射；
2、在锐线光源半宽度范围内，可
以认为原子的吸收系数为常数，
并等于中心波长处的吸收系数。
（二）原子吸收的测量： 在使用锐线光源的条件下原子 蒸气的吸光度与峰值吸收有如下 关系：
A=lgI0/I=0.4343K0L
式中A为中心频率处的吸光度；L为 原子蒸气的厚度；
由此式可知，只要测定吸光
度并固定L，就可求得K0，而K0与
第四章原子吸收 光谱分析法
利用物质的气态原 子对特定波长的光的 吸收来进行分析的方
法。
§4—1基本原理
一．原子吸收的过程 当适当波长的光通过含有基态
原子的蒸气时，基态原子就可以
吸收某些波长的光而从基态被激
发到激发态，从而产生原子吸收
光谱。
二．原子吸收线的形状（或轮廓）
若将吸收系数对频率作图， 所得曲线为吸收线轮廓。
四．检测系统：
检测系统包括检测器、放大器、 对数转换器、显示器几部分。
原子吸收光谱法的分析过程：
原子吸收光谱法.swf
五．原子吸收分光光度计的主要
性能参数：
1．灵敏度：有相对灵敏度和绝对 灵敏度两种。
1）相对灵敏度
火焰原子吸收法采用相对灵敏度， 其 定 义 为 ： 能 产 生 1% 吸 收 或
2）氢化物原子化 特点：可将待测物从在一定酸 度条件下，将试样以还原剂 （NaBH4 ） 还原为元素的气态氢 化物，并通过Ar或N2将其带入热 的石英管内原子化并测定。
三．光学系统： 分光系统一般用光栅来进行分光。 光谱通带： W=D×S×10-3 其中：W为光谱通带（单位nm）；D为 光栅的倒线色散率（单位nm/mm-1）； S为狭缝宽度（单位μm）。
自然宽度（约在10-5nm数量级）。
2．多普勒变宽（热变宽）：
由于多普勒效应而导致的谱线变
宽。其宽度约为10-3nm数量级。
3．压力变宽：由于同类原子或与
其它粒子（分子、原子、离子、 电子等）相互碰撞而造成的吸收
谱线变宽。其宽度也约为10-3nm 数量级。
三．原子的吸收与原子浓度的关系： 1、积分吸收与原子浓度的关系： 某一频率的吸收不能代表所有原子 的总吸收，因此要准确测定原子吸 收值，必须测定图中曲线和横坐标 轴所包围的总面积。用积分吸收表 示：
到相同体积，再分别测定其吸光 度。
设A中待测元素的浓度为Cx吸光
度为Ax，B中的待测元素浓度为
Cx+Co(Co为加入的标准样品的浓度)，
吸光度为A，则： Ax=KCx A=K(Cx+Co) 两式相比得： Cx=Co×Ax/(A－Ax)
由此式就可得到待测元素的含量。
作图的方法 ：取四份以上的体积
相同的试液，从第二份开始，分别按 比例加入不同量的待测元素，将这些
原子蒸气中原子的浓度成正比。 并且在稳定的测定条件下，被测
定试液中待测元素的浓度与原子
蒸气中的原子浓度也成正比。
所以，吸光度与试液中待测
元素的C也成正比，可简单的用下 式表示：
A=KC
K包含了所有的常数。此式就是
原子吸收光谱法进行定量分析的
理论基百度文库。
§4—2
原子吸收分光光度计
原子分光光度计由光源、原

K d k N
积分吸收与被测原子总数成正比，只 要求得积分吸收，就能确定原子总数
N ，但求积分吸收十分困难。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。
2、峰值吸收与原子浓度的关系：
在一定条件下：
K 0 kN
四．原子吸收的测量：
需测量的是原子的峰值吸收。 为了测定K0值，使用的光源必须
K0 K 0/ 2 K

0

K~ （谱线轮廓）
K为吸收系数，表示单位体积内 原子对光的吸收值；γ为频率；吸
收最大处所对应的频率叫中心频率；
最大吸收值叫峰值吸收；最大吸收 值的一半处所对应的宽度叫谱线宽
度，用△γ表示；
原子的吸收光谱线具有一定
宽度的原因有以下几个： 1．谱线的自然宽度：