9 原子光谱法（课件）- 《水分析化学》同步教学（水利水电版）

第九章 原子光谱法 第九章 原子光谱法 主要内容： 原子发射光谱法 原子吸收光谱法 第九章 原子光谱法 9.1 原子吸收光谱法 一、原子吸收光谱法概述 原子吸收光谱法由澳大利亚物理学家瓦尔什于二十世纪五十年提出，在六十年代发展起来的一种金属元素分析方法。 原子吸收光谱法是基于被测元素基态原子在蒸气状态对其原子共振辐射的吸收进行元素定量分析的方法。 第九章 原子光谱法 原子吸收光谱法与紫外-可见分光光度法的的比较： 相同点： 都是依据样品对入射光的吸收进行测量的； 两种方法都遵循朗伯-比耳定律； 就设备而言，均由四大部分组成，即光源、单色器、吸收池（或原子化器）、检测器。 不同点： 吸收物质的状态不同。 紫外可见光谱：溶液中分子、离子，宽带分子光谱，可以使用连续光源。 原子吸收光谱：基态原子蒸气，窄带原子光谱，必须使用锐线光源。 第九章 原子光谱法 单色器与吸收池的位置不同。 紫外可见：光源→单色器→比色皿。 原子吸收：光源→原子化器→单色器。 检出限低，灵敏度高。火焰原子吸收法检出限可达ng·mL-1级，石墨炉原子吸收法可达10-13~10-14g。 原子吸收分光光度法特点： 选择性好。每种元素原子结构不同，吸收各自不同的特征光谱。 精密度高。火焰原子吸收法的相对误差可小于1%，石墨炉原子吸收法的一般为3-5%。 分析速度快。 光谱干扰少。原子吸收谱线少，一般没有共存元素的光谱重叠。大多数情况下对被测元素不产生干扰。 第九章 原子光谱法 应用范围广。可测定元素周期表上大多数的金属和非金属元素。有些可间接进行分析。 仪器比较简单，价格较低廉，一般实验室都可配备。 常用的原子化温度（3000k）测定难熔元素，如W、Nb、Ta、Zr、Hf、稀土等及非金属元素，原子化效率低，检出能力差，受化学干扰较严重，结果不能令人满意。 不能同时进行多元素分析。因为每测定一个元素都需要与之相对应的一个空心阴极灯（也称元素灯），一次只能测一个元素。 第九章 原子光谱法 第九章 原子光谱法 二、原子吸收光谱法的基本原理 基态原子吸收火焰的热能或适当波长的辐射能，上升到激发态。激发态原子又很快回到基态，并以光的形式放出能量。 共振吸收线：原子外层电子从基态跃迁至第一激发态所产生的吸收谱线。 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。 共振线：共振发射线和共振吸收线都简称为共振线。 各种元素的共振线不同，并各有其特征性。 定性依据 第九章 原子光谱法 基态原子对入射光的吸收程度符合朗伯-比尔定律。 N—基态原子总数； K—原子吸收系数； L—原子蒸气厚度。 A=KNL 由于蒸气中基态原子数目接近被测元素原子的总数，且与被测元素的浓度成正比。 A=kC 定量依据 第九章 原子光谱法 三、原子吸收分光光度计的结构 工作过程都是：由锐线光源发射出被测元素的共振线，通过原子化系统被基态原子吸收，吸收后的谱线经过分光系统分出并投射到检测系统，进行放大测量。 原子吸收分光光度计由光源、原子化器、单色器、检测系统4部分组成。 第九章 原子光谱法 1、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。 结构 阳极：钨或镍棒 阴极：待测元素金属 内充低压惰性气体 工作原理：辉光放电 特点：只有一个操作参数(灯电流) 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。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 2、原子化器 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。 （1）火焰原子化法 雾化器 作用：将试液均匀雾化，除去较大的雾滴。 燃烧器 第九章 原子光谱法 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 空气-乙炔火焰，2600K 乙炔-氧化亚氮(笑气)火焰，3300K 空气-丙烷(煤气)火焰，2200K 根据待测元素性质选择火焰类型。 第九章 原子光谱法 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，还原性较强，测定较易形成难熔氧化物的元素Mo、Cr、稀土等。 第九章 原子光谱法 干燥 （2）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。 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，尽量选择较高的灰化温度以减少灰化时间。 第九章 原子光谱法 原子化 目的：使待测元素成为