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1、第四章 原子吸收分光光度法 概述 原子吸收分光光度法基本原理 原子吸收分光光度计结构 定量分析方法及方法评价 原子吸收分光光度法中的干扰及抑制 原子吸收分光光度法 q1. 选择性高，干扰少。共存元素对待测元素干扰少， 一般不需分离共存元素。 n原子吸收分光光度法特点： q2. 灵敏度高。火焰原子化法：10-9g/mL；石墨炉： 10-13g/mL 。 q3. 测定的范围广。测定70多种元素。 q4. 操作简便、分析速度快。 q5. 准确度高。火焰法误差1% ，石墨炉法3%-5。 3.2 原子吸收分光光度法基本原理 一、共振线和吸收线 共振线：特征谱线，元素的灵敏线。 q1. 共振吸收线：原子外
2、层电子从基态跃迁至第一激 发态所产生的吸收谱线。 原子吸收产生：原子外层电子在能级之间的跃迁。 q2. 共振发射线：原子外层电子从第一激发态直接跃 迁至基态所辐射的谱线。 q3. 共 振 线：共振发射线和共振吸收线都简称为 共振线。 3.2 原子吸收分光光度法基本原理 三、原子吸收分光光度法的定量基础 1. 吸收曲线轮廓吸收系数Kv随频率v的变化曲线。 表征参数：1)中心频率v02)半宽度v 3.2 原子吸收分光光度法基本原理 谱线变宽原因： p1)自然宽度：没有外界影响时，谱线的固有宽度。 p2)多普勒变宽(热变宽)：由于原子在空间作无规则运 动引起的谱线变宽。 p3)压力(碰撞)变宽：辐射
3、原子与其他粒子相互作用而 产生的谱线变宽。 劳伦兹变宽：被测原子与其他粒子相互碰撞。 赫尔兹马克变宽：同种原子之间相互碰撞。 3.2 原子吸收分光光度法基本原理 p4)场致变宽：在外电场或磁场作用下，能引起能级的 分裂，从而导致谱线变宽。 塞曼变宽：由于磁场的影响使谱线变宽。 主要影响因素：多普勒变宽和压力变宽。 p5)自吸变宽：由自吸现象（共振线被灯内同种基态原 子所吸收）而引起的谱线变宽。 3.2 原子吸收分光光度法基本原理 2. 原子吸收光谱的测量 1）积分吸收 在吸收曲线的轮廓内，对吸收 系数的积分。 2）峰值吸收 吸收线中心频率处的峰值吸收系数。 3.2 原子吸收分光光度法基本原理
4、峰值吸收代替积分吸收的必要条件： 1）发射线的中心频率与吸收 线的中心频率一致。 2）发射线的半宽度远小于吸收 线的半宽度(1/51/10)。 发射线 吸收线 A = KN0b 吸光度与待测元素吸收辐射的原子 总数成正比。 原子吸收定量公式:A = Kc n( )2. 在原子吸收分光光度法中，可以通过峰值吸收 的测量来确定待测原子的浓度。 3.2 原子吸收分光光度法基本原理 n( )3. 在原子吸收测定中，基态原子数不能代表待 测元素的原子数。 n( )1. 原子吸收光谱分析定量测定的理论基础是朗伯- 比耳定律。 n( )4. 原子在激发或吸收过程中，由于受外界条件的 影响可使原子谱线的宽度变
5、宽。由于温度引起的变宽 叫多普勒变宽，由磁场引起的变宽叫塞曼变宽。 3.2 原子吸收分光光度法基本原理 n( )6. 原子吸收光谱产生的原因是 A. 分子中电子能级的跃迁 B. 转动能级跃迁 C. 振动能级跃迁 D. 原子最外层电子跃迁 D n( )7. 在原子吸收分光光度法中，原子蒸汽对共振辐射 的吸收程度与 A. 透射光强度I有线性关系 B. 基态原子数N0成正比 C. 激发态原子数Nj成正比 D. 被测物质Nj/N0成正比 B n( )5. 原子吸收谱线的宽度主要决定于 A. 自然变宽 B. 多普勒变宽和自然变宽 C. 多普勒变宽和压力变宽 D. 场致变宽 C 3.2 原子吸收分光光度法
6、基本原理 n( )8. 多普勒变宽产生的原因是 A. 被测元素的激发态原子与基态原子相互碰撞 B. 原子的无规则热运动 C. 被测元素的原子与其他粒子的碰撞 D. 外部电场的影响 B n( )9. 当特征辐射通过试样蒸汽时，被下列哪种粒子吸 收？ A. 激发态原子 B. 离子 C. 分子 D. 基态原子 D 3.2 原子吸收分光光度法基本原理 n( )10. 原子吸收光谱法对光源发射线半宽度的要求是 A. 大于吸收线的半宽度 B.等于吸收线的半宽度 C. 吸收线的半宽度的1/2 D.吸收线的半宽度的1/5 D n( )11. 影响谱线变宽的主要因素有 A. 原子的无规则热运动 B. 待测元素的
7、原子受到强磁场或强电场的影响 C. 待测元素的激发态原子与基态原子相互碰撞 D. 待测元素的原子与其他离子相互碰撞 AD 3.2 原子吸收分光光度法基本原理 n( )12. 采用峰值吸收代替积分吸收测量，必须满足 A. 发射线半宽度小于吸收线半宽度 B. 发射线的中心频率与吸收线的中心频率重合 C. 发射线半宽度大于吸收线半宽度 D. 发射线的中心频率小于吸收线的中心频率 AB n( )13. 吸收线的轮廓，用以下哪些参数来表征？ A. 波长 B. 谱线半宽度 C. 中心频率 D. 吸收系数 BC 3.3 原子吸收分光光度计结构 光 源原子化系统分光系统检测系统 单光束 分光光度计 分类 双光
8、束 分光光度计 可以削除光源不稳定产 生的测量误差 3.3 原子吸收分光光度计结构 一、光 源 1. 作用：发射被测元素的特征光谱。 2. 种类：空心阴极灯、无极放电灯、蒸气放电灯。 1)结构阳极：钨或镍棒 阴极：待测元素金属 内充低压惰性气体 2)工作原理：辉光放电 3)特点：只有一个操作参数(灯电流) 3.3 原子吸收分光光度计结构 二、原子化系统 作用：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。 (一)火焰原子化法 q1. 雾化器 作用：将试液均匀雾化，除去较大的雾滴。 q2. 燃烧器 4) 灯电流的选择原则：在保证放电稳定和有适当光强 输出情况下，尽量选用低的工作电流。
9、3.3 原子吸收分光光度计结构 q3. 火焰 作用：使试样蒸发、干燥、解离（还原），产生大量 基态原子。 原则：保证待测元素充分离解为基态原子的前提下， 尽量采用低温火焰。 种类：1）空气-乙炔火焰，2600K 2）乙炔-氧化亚氮(笑气)火焰，3300K 3）空气-丙烷(煤气)火焰，2200K 根据待测元素性质选择火焰类型。 3.3 原子吸收分光光度计结构 火焰燃气与助燃气比例(空气-乙炔)： 1）贫燃火焰：助燃气量大，火焰温度低，氧化性较强 ，适用于碱金属元素测定。 2）化学计量火焰：燃助比与化学计量比(1:4)相近， 火焰温度高，干扰少，稳定，常用。 3）富燃火焰：燃料气量大，火焰温度稍低
10、，还原性较 强，测定较易形成难熔氧化物的元素 Mo、Cr、稀土等。 3.3 原子吸收分光光度计结构 n( )3. 原子化器的作用是将试样中的待测元素转化为 基态原子蒸气。 n( )1. 原子吸收分光光度计中单色器在原子化系统之 前。 n( )2. 原子吸收分光光度法中，光源的作用是产生 180375nm的连续光谱。 n( )4. 原子吸收光谱仪和751型分光光度计一样，都 是以氢弧灯作为光源的。 n( )5. 贫燃性火焰是指燃烧气流量大于化学计量时形 成的火焰。 3.3 原子吸收分光光度计结构 n( )7. 在原子分光光度计中，广泛采用的光源是 A. 无极放电灯 B. 空心阴极灯 C. 氢灯
11、D. 钨灯 B n( )8. 原子吸收分光光度法中，光源的作用是 A. 发射很强的连续光谱 B. 发射待测元素基态原子所吸收的特征共振辐射 C. 产生足够强度的散射光 D. 提供试样蒸发和激发所需的能量 B n( )6. 灯电流的选择原则：在保证放电稳定和有适当 光强输出情况下，尽量选用低的工作电流。 3.3 原子吸收分光光度计结构 n( )9. 双光束与单光束原子吸收分光光度计比较，前 者突出的优点是 A. 灵敏度高 B. 可以消除背景的影响 C. 便于采用最大的狭缝宽度 D. 可以抵消因光源的变化而产生的误差 D n( )10. 空心阴极灯的主要操作参数是 A. 灯电流 B. 灯电压 C.
12、 预热时间 D. 内充气体压力 A 3.3 原子吸收分光光度计结构 n( )11. 空心阴极灯的构造是 A. 待测元素作阴极，铂丝作阳极，内充低压惰性气体 B. 待测元素作阳极，钨棒作阴极，内充氧气 C. 待测元素作阳极，铂网作阴极，内充惰性气体 D. 待测元素作阴极，钨棒作阳极，内充低压惰性气体 D n( )12. 使用原子吸收光谱法分析时，下述火焰温度最 低的是 A. 煤气-空气 B. 氢气-氧气 C. 乙炔-空气 D. 乙炔-氧化亚氮 A 3.3 原子吸收分光光度计结构 n( )13. 在原子吸收分析中, 下列哪种火焰组成的温度 最高？ A.空气-乙炔 B. 空气-煤气 C. 笑气-乙炔
13、 D. 氧气-氢气 C n( )14. 选择不同的火焰类型主要是根据 A. 分析线波长 B. 灯电流大小 C. 狭缝宽度 D. 待测元素性质 D n( )15. 富燃焰是助燃比_化学计量的火焰。 A. 大于 B. 小于 C. 等于 B 3.3 原子吸收分光光度计结构 n( )16. 下述可用做原子吸收光谱测定的光源有 A. 空心阴极灯 B. 氢灯 C. 钨灯 D. 无极放电灯 AD 3.3 原子吸收分光光度计结构 q1. 干燥 (二)石墨炉原子化法 目的：蒸发除去溶剂。 温度：稍高于溶剂的沸点。 q2. 灰化 目的：除去易挥发的基体和有机物，减少 分子吸收。 温度：在保证被测元素不损失的前提下
14、，尽 量选择较高的灰化温度以减少灰化时 间。 3.3 原子吸收分光光度计结构 q3. 原子化 目的：使待测元素成为基态原子。 温度：1800 3000。 q4. 净化 目的：高温除去管内残渣。 操作：停止载气，以延长基态原子在石墨 管中的停留时间，提高分析的灵敏 度。 3.3 原子吸收分光光度计结构 q1. 应用：测定As、Sb、Bi、Ge、Sn、Pb、Se、Te等 元素。 (三)氢化物原子化法 q2. 原理：在酸性介质中，与强还原剂NaBH4(KBH4)反 应生成易解离的气态氢化物，送入原子化器中检测。 q3. 特点：原子化温度低、灵敏度高，避免基体干扰。 AsCl3+4NaBH4+HCl+
15、8H2O = AsH3+4NaCl+4HBO2+13H2 3.3 原子吸收分光光度计结构 (四)原子化法特点 1. 火焰原子化法2. 石墨炉原子化法 1)精密度高1)精密度低 3)不能直接分析固体试样3)可分析固体试样 2)灵敏度高，原子化效率 可达90%。 2)灵敏度低，原子化效率 一般为10%。 5)重现性好。5)重现性差。 6)装置简单、快速。6)装置复杂、速度慢 。 4)基体干扰小，化学干扰 大。 4)基体干扰大,化学干扰 小。 3.3 原子吸收分光光度计结构 三、分光系统 四、检测系统 检测器、放大器、对数变换器、读数显示装置。 主要由色散元件、凹面镜、狭缝组成。 棱镜、光栅(最常用) 作用：将待测元素的共振线与邻近线分开。 3.3 原子吸收分光光度计结构 n( )3. 在原子化阶段时，常将管内氩气暂停，以提高 分析的灵敏度。 n( )1. 火焰原子化法的原子化效率只有10%左右。 n( )2. 石墨炉原子法中，选择灰化温度的原则是：在 保证被测元素不损失的前提下，尽量选择较高的灰化 温度以减少灰化时间。 n( )4. 在原子吸收分析中，测定元素的灵敏度很大程 度取决于 A.空心阴极灯
