原子吸收实验一精.ppt

原子吸收实验一2022/10/71第1页，本讲稿共30页 一目的要求一目的要求 1 1、学习原子吸收光谱法的基本原理；、学习原子吸收光谱法的基本原理；2 2、掌握原子吸收分光光度计的结构、性、掌握原子吸收分光光度计的结构、性能及操作方法能及操作方法3.3.掌握原子吸收分光光度法测定的最佳实掌握原子吸收分光光度法测定的最佳实验条件的选择方法验条件的选择方法4、了解实验条件对测定的灵敏度、准确度和干扰情况的影响2022/10/72第2页，本讲稿共30页二、原理二、原理:从光源发出的特征辐射，通过原子蒸汽时，被待测元素的基态原子所从光源发出的特征辐射，通过原子蒸汽时，被待测元素的基态原子所吸收，由辐射的吸收程度来测定待测元素的含量。吸收，由辐射的吸收程度来测定待测元素的含量。2022/10/73第3页，本讲稿共30页定量分析依据定量分析依据 物质产生的原子蒸气中，待测元素的基物质产生的原子蒸气中，待测元素的基态原子对光源特征辐射谱线的吸收符合朗伯态原子对光源特征辐射谱线的吸收符合朗伯-比尔定律比尔定律基态原子对光的吸收基态原子对光的吸收图图 式中式中I I0 0和和I Iv v分别表示入射光和透射光的强度；分别表示入射光和透射光的强度；NoNo为单位体积基态原子数为单位体积基态原子数,L L为光程长度，为光程长度，K K为与实验条件有关的常数。为与实验条件有关的常数。2022/10/74第4页，本讲稿共30页 上式表示吸光度与蒸气中基态原子数呈线性关系。实际工作上式表示吸光度与蒸气中基态原子数呈线性关系。实际工作中要求测定的是试样中待测元素的浓度中要求测定的是试样中待测元素的浓度C，在确定的实验，在确定的实验条件下，试样中待测元素的浓度与蒸气中原子总数有确定的条件下，试样中待测元素的浓度与蒸气中原子总数有确定的关系，关系，N=a （2）a为比例常数将式为比例常数将式(2)代入式代入式(1)得：得：A=KL（）（）这就是原子吸收光谱法中的基本公式，它表示在确定实验条这就是原子吸收光谱法中的基本公式，它表示在确定实验条件下，件下，吸光度与试样中待测元素浓度呈线性关系。吸光度与试样中待测元素浓度呈线性关系。2022/10/75第5页，本讲稿共30页三原子吸收主要分析特点三原子吸收主要分析特点特点：特点：检出限低检出限低准确度高准确度高 选择性高选择性高 （一般情况下共存元素不干扰）（一般情况下共存元素不干扰）应应 用用 广广 （可测定（可测定70多种元素）多种元素）局限性：局限性：难熔元素、非金属元素测定困难、难熔元素、非金属元素测定困难、不能同时多元素测定不能同时多元素测定2022/10/76第6页，本讲稿共30页 四 原子吸收分光光度原子吸收分光光度计仪器结构计仪器结构由四部分组成由四部分组成：.光源光源原子化器原子化器 .分光系统分光系统检测系统检测系统.2022/10/77第7页，本讲稿共30页 原子吸收分光光度计示意图原子吸收分光光度计示意图光源光源原子化系统原子化系统分光分光系统系统检测显检测显示系统示系统空心阴极灯空心阴极灯反反射射镜镜旋转斩光器旋转斩光器废液废液光束光束反射镜反射镜半反射镜半反射镜狭缝狭缝反反射射镜镜吸光度吸光度空气空气光栅光栅原子吸收光谱仪主要部件原子吸收光谱仪主要部件8第8页，本讲稿共30页(1).1).光源光源-空心阴极灯空心阴极灯 作用作用:发射待测元素的特征光谱发射待测元素的特征光谱 组成组成:阴极阴极 阳极阳极 内充惰性气体（氖气）内充惰性气体（氖气）2022/10/79第9页，本讲稿共30页(2).原子化器原子化器作用：使样品原子化并将原子蒸汽送入光路作用：使样品原子化并将原子蒸汽送入光路 喷雾器喷雾器膨胀室膨胀室燃烧器燃烧器2022/10/710第10页，本讲稿共30页(3).分光系统 作用作用:从光源发出的光谱辐射中分离出特征谱线从光源发出的光谱辐射中分离出特征谱线 组成组成:光栅光栅 反射镜反射镜 狭缝狭缝 2022/10/711第11页，本讲稿共30页（4）.检测系统作用作用:.进行光电转换进行光电转换.信号放大、处理和显示信号放大、处理和显示.组成组成:1.:1.光电转换元件光电转换元件-光电倍增管光电倍增管.2.2.信号放大电路信号放大电路,信号运算和读出装置信号运算和读出装置(计算机计算机)2022/10/712第12页，本讲稿共30页 五五.最佳测定条件的选择最佳测定条件的选择 在原子吸收分析中，测定条件的选择，对测定的灵敏度、准在原子吸收分析中，测定条件的选择，对测定的灵敏度、准确度和干扰情况均有很大的影响。确度和干扰情况均有很大的影响。（1）分析波长）分析波长 通常选取共振线作分析波长，但为了消除干扰，可选通常选取共振线作分析波长，但为了消除干扰，可选择灵敏度较低的谱线，例如，测定择灵敏度较低的谱线，例如，测定Pb灵敏线为灵敏线为210。0nm，为了避免，为了避免分子吸收，可选用次灵敏线分子吸收，可选用次灵敏线283.3 nm （2）灯电流的大小对测定的影响及选择的标准）灯电流的大小对测定的影响及选择的标准 空心阴极灯的发射强度与灯电流的关系空心阴极灯的发射强度与灯电流的关系 I=ain a-常数常数 n-与阴极材料和冲入的惰性气体有关的指数与阴极材料和冲入的惰性气体有关的指数 i-灯电流灯电流 2022/10/713第13页，本讲稿共30页由公式可知由公式可知:灯电流增大，发光强度增强，仪器的信灯电流增大，发光强度增强，仪器的信噪比变好，噪比变好，但过大的灯电流会导致阴极表面溅射增但过大的灯电流会导致阴极表面溅射增加，阴极周围产生较大的原子蒸汽，引起自吸，谱加，阴极周围产生较大的原子蒸汽，引起自吸，谱线的多谱勒变宽增加，使测定的灵敏度降低，灯的线的多谱勒变宽增加，使测定的灵敏度降低，灯的使用寿命变短，低熔点的金属还会造成熔化（使用寿命变短，低熔点的金属还会造成熔化（Na K Cs).灯电流减小，从理论上讲谱线的多谱勒变宽减小灯电流减小，从理论上讲谱线的多谱勒变宽减小，谱线的，谱线的单色性好，灵敏度提高，但过小的单色性好，灵敏度提高，但过小的灯电流会造成空心阴极灯电流会造成空心阴极灯发光太弱，发光不稳，仪器的信噪比变差，读数不稳，灯发光太弱，发光不稳，仪器的信噪比变差，读数不稳，2022/10/714第14页，本讲稿共30页因此需要选择既能够保证空心阴极灯有一定的发光强度，又因此需要选择既能够保证空心阴极灯有一定的发光强度，又有较高的测定有较高的测定灵敏度灵敏度的灯电流。的灯电流。选择的原则选择的原则：测定灵敏度高，精密度好的灯电流测定灵敏度高，精密度好的灯电流。(RSD%1)（3）.狭缝宽度对测定的影响及选择的原则狭缝宽度对测定的影响及选择的原则 S=Wd/dL S光谱通带（通过单色器出射狭缝的光的光谱通带（通过单色器出射狭缝的光的波长范围）波长范围）W狭缝宽度狭缝宽度d/dL导数线导数线色散率色散率，对于固定的仪器，对于固定的仪器d/dL是一个定值。是一个定值。因此光谱通带因此光谱通带 正比于狭缝宽度正比于狭缝宽度.通过调整狭缝宽度可以获得一定的光谱通带。通过调整狭缝宽度可以获得一定的光谱通带。2022/10/715第15页，本讲稿共30页 光谱带宽:影响光谱的分辨率2022/10/716第16页，本讲稿共30页 狭缝变宽时狭缝变宽时，光谱通带增大，能增大进入光谱通带增大，能增大进入检测器的光量，有利于提高信噪比和测定的检测器的光量，有利于提高信噪比和测定的稳定性。稳定性。但但光谱分辨率降低光谱分辨率降低,在共振线附近在共振线附近有其它的非吸收线发射或背景发射时，将使有其它的非吸收线发射或背景发射时，将使测定的灵敏度降低，工作曲线的线性范围变测定的灵敏度降低，工作曲线的线性范围变窄。窄。2022/10/717第17页，本讲稿共30页 狭缝变小时狭缝变小时，光谱通带变窄，光谱分辨率提高光谱通带变窄，光谱分辨率提高,但太小的但太小的狭缝会造成进入检测器的光通量减小，信噪比变差，不利狭缝会造成进入检测器的光通量减小，信噪比变差，不利于测定。于测定。狭缝宽度的选择应以在共振线波长处，得到高的检测灵狭缝宽度的选择应以在共振线波长处，得到高的检测灵敏度，校正曲线范围宽，满意的信噪比为目的敏度，校正曲线范围宽，满意的信噪比为目的 。选择原则：选择不至于引起灵敏度明显降低的最大狭选择原则：选择不至于引起灵敏度明显降低的最大狭缝宽度。缝宽度。2022/10/718第18页，本讲稿共30页（4）燃烧器高度和燃气流量的选择）燃烧器高度和燃气流量的选择火焰燃烧分为四个区：火焰燃烧分为四个区：预热层，第一反应层，预热层，第一反应层，中间层，第二反应层中间层，第二反应层预热层预热层第一反应层第一反应层中间层中间层第二反应层第二反应层预热层作用：使试样溶液蒸发脱水预热层作用：使试样溶液蒸发脱水第一反应层作用：干燥的试样固体第一反应层作用：干燥的试样固体微粒在该区熔化和蒸发微粒在该区熔化和蒸发中间层作用：产生自由原子蒸中间层作用：产生自由原子蒸汽，火焰温度和火焰组成均匀，汽，火焰温度和火焰组成均匀，有利于氧化物分解为自由原子，有利于氧化物分解为自由原子，原子蒸汽浓度最高，是光谱分原子蒸汽浓度最高，是光谱分析的重要区域析的重要区域。2022/10/719第19页，本讲稿共30页 选择燃烧器高度的目的：选择燃烧器高度的目的：让空心阴极灯发出的让空心阴极灯发出的光通过原子蒸汽浓度最大的区域光通过原子蒸汽浓度最大的区域燃气流量和火焰燃烧状态的关系燃气流量和火焰燃烧状态的关系:火焰燃烧状态随燃火焰燃烧状态随燃气流量和助燃气流量比的变化而变化，通常分为三气流量和助燃气流量比的变化而变化，通常分为三种火焰：贫燃性火焰，化学计量性火焰，富燃性火种火焰：贫燃性火焰，化学计量性火焰，富燃性火焰焰2022/10/720第20页，本讲稿共30页 贫燃性火焰，成氧化性气氛，化学计量性火焰成中性贫燃性火焰，成氧化性气氛，化学计量性火焰成中性,富然富然性火焰还原性性火焰还原性,而不同的火焰温度也不同而不同的火焰温度也不同.选择燃气流量的目的：是找出适合该元素测定的最佳火焰选择燃气流量的目的：是找出适合该元素测定的最佳火焰被测元素在火焰中一般以氧化物的形式存在被测元素在火焰中一般以氧化物的形式存在,不同元素的氧化不同元素的氧化物适合不同的火焰物适合不同的火焰,火焰温度高火焰温度高,有利于难挥发化合物的完全有利于难挥发化合物的完全蒸发和解离蒸发和解离,但对于一些容易电离的元素但对于一些容易电离的元素,高温能增加自由态高温能增加自由态原子的电离原子的电离,使基态原子数目减少使基态原子数目减少,降低灵敏度。降低灵敏度。2022/10/721第21页，本讲稿共30页从所画的曲线中选择曲线高从所画的曲线中选择曲线高,但最高点两边变化较但最高点两边变化较小的曲线最高点所对应的流量和该曲线所对应的小的曲线最高点所对应的流量和该曲线所对应的高度高度AVH1H2H3H4H5VX2022/10/722第22页，本讲稿共30页:,.六、主要仪器和试剂六、主要仪器和试剂 原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计 TAS-990 TAS-990型（北京谱析）型（北京谱析）；镁空心阴极灯镁空心阴极灯空气压缩机；乙炔钢瓶空气压缩机；乙炔钢瓶镁标准溶液镁标准溶液 0.0.g/mlg/ml；2022/10/723第23页，本讲稿共30页 七七:实验步骤实验步骤 1.1.安装镁空心阴极灯安装镁空心阴极灯,按照仪器操作规程使仪器处于工作状态按照仪器操作规程使仪器处于工作状态,调调整仪器时仪器参数如下整仪器时仪器参数如下:灯电流灯电流 mAmA乙炔流量乙炔流量 1700ml/min 1700ml/min 空气流量空气流量 固定固定光谱带宽光谱带宽 0.4nm 0.4nm分析波长分析波长 285.2nm 285.2nm原子化器高度原子化器高度 8mm 8mm 灯电流灯电流:在初步固定的实验条件下在初步固定的实验条件下,吸喷蒸馏水调零，测定吸喷蒸馏水调零，测定0.4g/mL0.4g/mL镁标准溶液的吸光度数值，重复测定镁标准溶液的吸光度数值，重复测定3 3次次,改变灯电流改变灯电流每次每次1mA,1mA,测定并记录对应灯电流下测定并记录对应灯电流下0.4g/mL0.4g/mL镁标准溶液的吸光镁标准溶液的吸光度数值和标准偏差。度数值和标准偏差。2022/10/724第24页，本讲稿共30页 狭缝宽度：在选定的灯电流下，改变狭狭缝宽度：在选定的灯电流下，改变狭缝宽度，测定并记录对应狭缝宽度下缝宽度，测定并记录对应狭缝宽度下0.4g/mL0.4g/mL镁标准溶液的吸光度数值。镁标准溶液的吸光度数值。燃气流量和原子化器高度：固定以上选燃气流量和原子化器高度：固定以上选择的条件，改变燃气流量，在每一个燃择的条件，改变燃气流量，在每一个燃气流量下，按照气流量下，按照2mm2mm的间隔，改变原子化的间隔，改变原子化器高度，记录每一个高度下器高度，记录每一个高度下0.4g/mL0.4g/mL镁镁标准溶液的吸光度数值。标准溶液的吸光度数值。2022/10/725第25页，本讲稿共30页 6mm8mm10mm12mm14mm1500mL/min1700mL/min1900mL/min2100mL/min2300mL/minVAH 2022/10/726第26页，本讲稿共30页九数据处理九数据处理1.1.以灯电流对吸光度作图，在满足以灯电流对吸光度作图，在满足RSDRSD11时，时，选择最大的灯电选择最大的灯电流。流。2.2.以光谱带宽对吸光度作图，选择不至于引起灵敏度明显降低的以光谱带宽对吸光度作图，选择不至于引起灵敏度明显降低的最大光谱带宽（相对误差最大光谱带宽（相对误差5%5%）。）。3.3.每一个燃烧器高度下燃气流量对吸光度作图如下图每一个燃烧器高度下燃气流量对吸光度作图如下图从所画的曲线中选择曲线高从所画的曲线中选择曲线高,但最高点两边变化较小的曲线，最高点但最高点两边变化较小的曲线，最高点所对应的流量和该曲线所对应的高度所对应的流量和该曲线所对应的高度AVH1H2H3H4H5VX2022/10/727第27页，本讲稿共30页 八注意事项八注意事项:最佳是指该元素在该该仪器上的最佳条件最佳是指该元素在该该仪器上的最佳条件,仪器和元素变仪器和元素变了了,条件即不再成立条件即不再成立.点火时点火时:一定要先开助燃气一定要先开助燃气,后开燃气后开燃气;关闭火焰时关闭火焰时先关燃气先关燃气,后关助燃气后关助燃气.在进行最佳条件选择实验时，每改变一个条件，都必在进行最佳条件选择实验时，每改变一个条件，都必须重复调零等步骤，在进行灯电流和狭缝宽度的调节须重复调零等步骤，在进行灯电流和狭缝宽度的调节时，必须重复能量的调节。时，必须重复能量的调节。2022/10/728第28页，本讲稿共30页实验要求：1.1.实验前认真预习，写出实验预习报告实验前认真预习，写出实验预习报告.对无预习报告的同学，对无预习报告的同学，指导教师有权终止其实验指导教师有权终止其实验(不补做不补做)。2.2.遵守实验课堂纪律遵守实验课堂纪律,按指定时间进入实验室进行实验，按指定时间进入实验室进行实验，实验课实验课实验课实验课迟到，该实验成绩降一级；迟到迟到，该实验成绩降一级；迟到迟到，该实验成绩降一级；迟到迟到，该实验成绩降一级；迟到10101010分钟以上者分钟以上者分钟以上者分钟以上者,该实验成绩以不该实验成绩以不该实验成绩以不该实验成绩以不及格处理。及格处理。及格处理。及格处理。无故旷课者，实验总成绩不及格无故旷课者，实验总成绩不及格(要重修要重修)。3.3.3.3.实验过程中，积极动手，认真观察和记录实验现象，积极动脑分析实验过程中，积极动手，认真观察和记录实验现象，积极动脑分析实验过程中，积极动手，认真观察和记录实验现象，积极动脑分析实验过程中，积极动手，认真观察和记录实验现象，积极动脑分析异常现象产生的原因。异常现象产生的原因。异常现象产生的原因。异常现象产生的原因。4.4.实验结束，所用仪器、实验用品复位实验结束，所用仪器、实验用品复位,整理实验室卫生和整理实验室卫生和实验数据，经实验指导教师签字后，方可离开实验室。实验数据，经实验指导教师签字后，方可离开实验室。.5.5.不交实验报告不交实验报告,该实验成绩不及格。该实验成绩不及格。2022/10/729第29页，本讲稿共30页实验成绩的评定实验成绩的评定单个实验成绩单个实验成绩单个实验成绩单个实验成绩实验操作实验操作实验操作实验操作实验报告实验报告实验报告实验报告预习预习预习预习操作技能操作技能操作技能操作技能实验记录实验记录实验记录实验记录4 40%0%10%10%40%40%10%10%60%60%100%100%实实实实验验验验报报报报告告告告成成成成绩绩绩绩1 10 00 0分分分分书写书写书写书写5 5操作步骤操作步骤操作步骤操作步骤1515实验目的实验目的实验目的实验目的5 5数据处理与数据处理与数据处理与数据处理与结果结果结果结果4040实验原理实验原理实验原理实验原理1010问答题问答题问答题问答题1010仪器试剂仪器试剂仪器试剂仪器试剂5 52022/10/730第30页，本讲稿共30页