Transcript 实验二火焰原子吸收分光光度法

实验二 火焰原子吸收分光光度法
测定粮食中铜锌含量
一、概述
二、仪器装置
三、实验步骤
四、数据处理
五、思考题
六、影响分析结果的因素
一、概述
原子吸收光谱法是基于从光源发射的被测元素的
特征辐射通过样品原子蒸气时，被蒸气中待测元素基
态原子吸收，由辐射减弱的程度以求得样品中被测元
素的含量。
原子吸收示意图
朗伯原理
原理公式：
I  I 0 e
 K b
K ：频率为ν时的吸收系数。
原子吸收法的朗伯定律示意图
吸收线及其基本概念
吸收线轮廓图
吸收线半宽度
原子吸收法的定量基础
积分吸收
原子蒸气吸收的能量，成为积分吸收，即吸收线
图中吸收线下整个面积，用下式表示：
 K d 
e 2
mc
Nf
m：电子质量；c：光速；N：单位体积吸收辐射的原子
数；f：振子强度，表示能被光辐射激发的每个原子的
平均电子数。
峰值吸收
峰值吸收的定义式：
2  ln 2 e 2
2 ln 2
K 0   D mc Nf   
D
 K d
峰值吸收和积分吸收的关系
一般情况下，吸收线的半宽度较小，Ko近似等于
Kv，峰值吸收近似等于积分吸收。
原子吸收法的吸光度
吸光度公式：
I0
A  lg
 0.4343K 0 b
I
A  kNb  KC
k和K：比例常数；C：待测元素浓度。
原子吸收法的特点
灵敏度高，检测下限10-9g/ml-10-12g/ml。
采用锐线光源，谱线重叠几率较发射光谱要小得多，
所以光谱干扰较小选择性好，准确度高。单一元素特
征谱线测定，多数情况无干扰。
火焰原子吸收法采用溶液进样，其精密度较好。在日
常分析中, 精密度为1～3%。如果仪器性能好，采用高
精密测量精密度可达0.x%。
测量范围广。测定70多种元素。
操作简便，分析速度快。
二 、仪器装置
AA-6500火焰原子吸收分光光度计
原子吸收光谱仪
原子吸收光谱仪结构示意图
原子吸收光谱仪又称原子吸收分光光度计，由
光源、原子化器、单色器和检测器等四部分组成。
一、光源
光源的作用是发射被测元素的特征共振辐射。
对光源的基本要求：发射的共振辐射的半宽度要明显小
于吸收线的半宽度；辐射的强度大；辐射光强稳定，使用
寿命长等。空心阴极灯是符合上述要求的理想光源，应用
最广。
光源-空心阴极灯的原理
空心阴极灯示意图
原子化系统
原子化过程示意图
原子化过程的分类
火焰原子化系统
非火焰原子化系统
火焰原子化系统
火焰原子化系统包括雾化和燃烧两个部分。
同心雾化器示意图
燃烧器示意图
火焰的三种状态
化学计量火焰(中性火焰)：
燃烧气和助燃气比例按化学反应计量关系，最常
用的火焰，分析碱金属除外的元素。
富燃火焰(还原性火焰)：
燃烧气和助燃气比例大于化学反应计量关系，火
焰中大量的半分解产物，有较强的还原性。分析
易形成难熔氧化物的元素，如Mo、W、稀土元素。
贫燃火焰(氧化性火焰)：
燃烧气和助燃气比例小于化学反应计量关系，火
焰温度较低。分析碱金属元素。
乙炔-空气 火焰 是原子吸收测定中最常用的火焰，该
火焰燃烧稳定，重现性好，噪声低，温度高，对大多数
元素有足够高的灵敏度，但它在短波紫外区有较大的吸
收。
氢-空气火焰 是氧化性火焰，燃烧速度较乙炔-空气
火焰高，但温度较低，优点是背景发射较弱，透射性能
好。
乙炔-一氧化二氮火焰 的优点是火焰温度高，而燃烧
速度并不快，适用于难原子化元素的测定，用它可测定
70多种元素。
非火焰原子化装置
石墨炉原子化装置示意图
与火焰原子化法相比，石墨炉原子化法具有如下特点：
a、灵敏度高、检测限低
b、用样量少
c 、试样直接注入原子化器，从而减少溶液一些物理性质
对测定的影响，也可直接分析固体样品。
d、 排除了火焰原子化法中存在的火焰组份与被测组份
之间的相互作用，减少了由此引起的化学干扰。
e、 可以测定共振吸收线位于真空紫外区的非金属元素I、
P、S等。
f、 石墨炉原子化法所用设备比较复杂，成本比较高。
但石墨炉原子化器在工作中比火焰原子化系统安全。
g、 石墨炉产生的总能量比火焰小，因此基体干扰较严
重，测量的精密度比火焰原子化法差。
分光系统和检测系统
分光系统
组成：主要由色散元件、凹面镜和狭缝组成，也
称为单色器。其色散元件可用棱镜或衍射光栅。
作用：是将待测元素的共振线与邻近谱线分开。
检测系统
组成：主要由检测器(光电倍增管)、放大器、读
数和记录系统等组成。
作用：将经过原子蒸气吸收和单色器分光后的微
弱光信号转换为电信号，再经过放大器放大后，
便可在读数装置上显示出来。
原子吸收法的定量分析方法-标准曲线法
标准曲线法示意图
方法
设定条件，测定一系列已知浓度的样品的吸光度数
值并作图。在相同条件下，测定样品的吸光度，由标准
曲线求得样品待测元素浓度。
原子吸收法的定量分析方法-标准加入法
标准加入法示意图
方法
等分试样溶液，分别加入浓度不等的标准溶液；测定
吸光度，由吸收曲线外推得到原始样品浓度。
三 、 实验步骤（1）
1、先开空乙压缩机及乙炔钢瓶，调整压力为：
空气：0.35~0.40MPa，乙炔：0.1~0.15MPa。
2. 接通电源，打开主机电源开关，开启后，鸣叫三声表
示仪器正常(注意：若使用石墨炉原子化器和自动进样器
时，如果由于初始化前未打开ASC／GFA的电源，不能
正常识别这些附件，需点击［连接选购件］键)。
3.打开计算机，按如下步骤设置分析参数：
3.1、启动AA软件，选择Wizard进入参数设定。
3.2、元素选择，选择分析元素Cu、Zn。同时选择原子化
类型为火焰原子化，光源为空心阴极灯。设置单双号轮
流装置，在测定铜的同时预热锌空心阴极灯。
三 、 实验步骤（2）
3.4、样品标识符
输入样品标识符和样品数，样品表识符为粮食样1、
粮食样2、粮食样3、粮食样4、粮食样5、粮食样6。样
品数为6。（若使用自动进样器，准确输入样品位置）
3.5、连接主机/发送参数
仪器开始初始化检验，检验项目如下：检查只读存
储器、检查序列号、检查自动进样器（断开）、检查
石墨炉（断开）、波长原点搜索、狭缝原点搜索、灯
架原点搜索、乙炔针形阀原点搜索、开始漏气检查
（开始漏气检查，按主机上的EXTINGUISH键）、开
压力监测器、开火焰监测器
三 、 实验步骤（3）
3.6、光学参数 选择测定有关光学参数
Cu：波长：324.8nm 灯电流：6mA
狭缝：0.5nm
点灯方式：不校背景
插座号：2
Zn：波长：213.9nm 灯电流：8mA
狭缝：0.5nm
点灯方式：不较背景
插座号：5
执行谱线搜索／光束平衡。
3.7、燃烧器
设置火焰类型为空气-乙炔；
燃气流量Cu：1.8L／min，Zn：2.0L／min；
燃烧器位置Cu：7mm，Zn：7mm。燃烧器角度：0度。
四、数据与结果（1）
Cu的标准曲线：
Abs＝0.0349C+0.0001
r＝0.9997
Zn的标准曲线：
Abs＝0.0914C+0.0014
r＝0.9998
四、数据与结果（2）
Cu: Flame
Zn: Flame
μg/ml
μg/ml
粮食样1
2.5399
2.0589
粮食样2
2.5573
1.9993
粮食样3
2.5164
1.9878
粮食样4
2.5084
1.9924
粮食样5
2.5254
1.982
粮食样6
2.5284
1.9879
样品表识符
四、数据与结果（1）
粮食样中铜的含量：
粮食样中锌的含量：
五、 思考题
1、用火焰原子吸收分析法测定时，试样
溶液在火焰中经过一系列什么变化来达到
测定的目的？
2、每一种元素都有若干条波长各不相同
的分析线，在实验中根据什么来选择？
六、影响原子吸收法的干扰
电离干扰：由于基态原子电离而造成的干扰称为
电离干扰，使测定结果偏低。
化学干扰：待测元素与试样中共存组分或火焰成
分发生化学反应，引起原子化程度改变所造成的
干扰称为化学干扰。
物理干扰： 系指试样一种或多种物理性质(如粘
度、密度、表面张力)改变所引起的干扰。
光谱干扰： 指与光谱发射和吸收有关的干扰，
主要来自光源和原子化装置。
其它：谱线干扰和背景干扰。