原子吸收分光光度法讲稿.ppt

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1、关于原子吸收分光光度法关于原子吸收分光光度法2022/9/29第一页，讲稿共六十八页哦2022/9/29原原子子吸吸收收光光谱谱法法（AASAAS）：化化合合物物在在加加热热到到足足够够高高的的温温度度时时可可解解离离成成为为气气态态原原子子，气气态态原原子子在在外外界界作作用用下下，能能够够对对特特征征谱谱线线吸吸收收而而形形成成锐锐线线光光谱谱，测测量量原原子子对对特特征征谱谱线线吸收程度可以推断试样元素组成和含量的方法吸收程度可以推断试样元素组成和含量的方法AASAAS。ATTENTIONATTENTION：必必须须是是气气态态的的基基态态原原子子；必必须须是是特特征征谱谱线线应用对象：

2、无机和有机样品中金属或非金属的测量应用对象：无机和有机样品中金属或非金属的测量第二页，讲稿共六十八页哦2022/9/29AASAAS特点：特点：(1)(1)灵敏度高，灵敏度高，1010-6 61010-1-13 3 g/ml g/ml；(2)(2)精密度高精密度高RSDRSD为为1%1%3%3%；(3)(3)选择性高，一般情况下共存元素不干扰测量；选择性高，一般情况下共存元素不干扰测量；(4)(4)分析速度快；分析速度快；(5)5)应用广，可测定应用广，可测定7070多种元素（主要是金属）；多种元素（主要是金属）；1 1）元元素素分分析析：钢钢铁铁、合合金金和和高高纯纯金金属属中中多多种种痕痕

3、量量元元素素的的分分析析现现在在多多用用原原子子吸吸收收法法。原原子子吸吸收收在在食食品品分分析析中中越越来来越越广广泛泛，食食品品和和饮饮料料中中的的2020多种元素已有满意的原子吸收分析多种元素已有满意的原子吸收分析第三页，讲稿共六十八页哦2022/9/29方方法法。生生化化和和临临床床样样品品中中必必需需元元素素和和有有害害元元素素的的分分析析现现已已采采用用原原子子吸吸收收法法。有有关关石石油油产产品品、陶陶瓷瓷、农农业业样样品品、药药物物和和涂涂料料中中金金属属元元素素的的原原子子吸吸收收分分析析的的文文献献报报道道近近些些年年来来越越来来越越多多。水水体体和和大大气气等等环环境境样

4、样品品的的微微量量金金属属元元素素分分析析已已成成为为原原子子吸吸收收分分析析的的重重要要领领域域之之一一。利利用间接原子吸收法尚可测定某些非金属元素。用间接原子吸收法尚可测定某些非金属元素。2 2）有有机机物物分分析析：利利用用间间接接法法可可以以测测定定多多种种有有机机物物。8-8-羟羟基基喹喹啉啉(Cu)(Cu)、醇醇类类(Cr)(Cr)、醛醛类类(Ag)(Ag)、酯酯类类(Fe)(Fe)、酚酚类类(Fe)(Fe)、联联乙乙酰酰(Ni)(Ni)、酞酸酞酸(Cu)(Cu)、脂肪胺、脂肪胺(co)(co)、氨基酸、氨基酸(Cu)(Cu)、维生维生第四页，讲稿共六十八页哦2022/9/29素素

5、C(Ni)C(Ni)、氨氨茴茴酸酸(Co)(Co)、雷雷米米封封(Cu)(Cu)、甲甲酸酸奎奎宁宁(Zn)(Zn)、有有机机酸酸酐酐(Fe)(Fe)、苯苯甲甲基基青青霉霉素素(Cu)(Cu)、葡葡萄萄糖糖(Ca)(Ca)、环环氧氧化化物物水水解解酶酶(PbO(PbO、含含卤卤素素的的有有机机化化合合物物(Ag)(Ag)等等多多种种有有机机物物，均均通通过过与与相相应应的的金金属属元元素素之之间的化学计量反应而间接测定。间的化学计量反应而间接测定。3 3）金金属属化化学学形形态态分分析析：通通过过气气相相色色谱谱和和液液体体色色谱谱分分离离然然后后以以原原子子吸吸收收光光谱谱加加以以测测定定，可

6、可以以分分析析同同种种金金属属元元素素的的不不同同有有机机化化合合物物。例例如如汽汽油油中中5 5种种烷烷基基铅铅，大大气气中中的的5 5种种烷烷基基铅铅、烷烷基基硒硒、烷烷基基胂胂、烷烷基基锡锡，水水体体中中的的烷烷基基胂胂、烷烷基基铅铅、烷烷基基揭揭、烷烷基基汞汞、有有机机铬铬，生生物物中中的的烷烷基铅、烷基汞、有基铅、烷基汞、有第五页，讲稿共六十八页哦2022/9/29有有机机锌锌、有有机机铜铜等等多多种种金金属属有有机机化化合合物物，均均可可通通过过不不同同类类型型的的光谱原子吸收联用方式加以鉴别和测定光谱原子吸收联用方式加以鉴别和测定 局局限限性性：工工作作曲曲线线的的线线性性范范围

7、围窄窄，一一般般为为一一个个数数量量级级；难难熔熔元元素素、非非金金属属元元素素测测定定困困难难；不不能能同同时时测测多多个个元元素素、不不同同元元素素需需要要不不同同光光源源的的灯灯，使用不方便。，使用不方便。第六页，讲稿共六十八页哦2022/9/29AASUV-vis起源：起源：原子外层价电子能级跃迁原子外层价电子能级跃迁分子外层价电子能级跃迁分子外层价电子能级跃迁适用：适用：主要金属元素主要金属元素具具n-*跃迁有机化合物跃迁有机化合物具具-*跃迁有机化合物跃迁有机化合物吸收物质状态：吸收物质状态：气态原子气态原子溶液中的分子溶液中的分子吸收光谱形状：吸收光谱形状：锐线锐线吸收光谱吸收光

8、谱带状带状吸收光谱吸收光谱定量分析原理：定量分析原理：朗伯朗伯-比尔吸收定律比尔吸收定律原子最外层电子在一般情况下原子最外层电子在一般情况下,处于最低的能级处于最低的能级,整整个原子也处于最低能级状态个原子也处于最低能级状态,即即基态基态。原子光谱是由。原子光谱是由原子外层原子外层价电子价电子在不同能级间跃迁而产生的。在不同能级间跃迁而产生的。原子吸收与紫外吸收区别与联系原子吸收与紫外吸收区别与联系第七页，讲稿共六十八页哦2022/9/29一、原子量子能级和能级图一、原子量子能级和能级图原子的能级通常用光谱项符号表示：原子的能级通常用光谱项符号表示：n-n-主量子数主量子数（电子层（电子层,取

9、值为取值为1,2,31,2,3）；）；L-L-总角量子数总角量子数(轨道形状，取值为轨道形状，取值为0,1,2,3;0,1,2,3;对应符号为对应符号为S,P,D,FS,P,D,F）；）；S-S-总自旋量子数总自旋量子数（价电子自旋量子数矢量和，取值为（价电子自旋量子数矢量和，取值为0,1/2,1,3/2,20,1/2,1,3/2,2）；）；J-J-内量子数内量子数（由（由L L和和S S组和得到，取值为组和得到，取值为L+S,L+S-1,L+S-L+S,L+S-1,L+S-2,L-S,L2,L-S,LS S有有2S+12S+1值，值，LSLS有有2L+12L+1值）值）第八页，讲稿共六十八页

10、哦2022/9/29例如：例如：Na电子排布式电子排布式1S22S22P63S1价电子光谱项价电子光谱项若价电子由若价电子由3S3P此时此时Na激发态价电子光谱项为激发态价电子光谱项为说明钠原子基态电子受到激发时有两种跃迁，产生钠双线，说明钠原子基态电子受到激发时有两种跃迁，产生钠双线，588.996nm588.996nm和和589.593nm589.593nm。原子所有可能存在能级状态及能级跃迁用图解表示即原子所有可能存在能级状态及能级跃迁用图解表示即得到原子量子能级图（图得到原子量子能级图（图13-113-1）第九页，讲稿共六十八页哦2022/9/29一条谱线用两个光谱一条谱线用两个光谱项

11、符号来表示项符号来表示 3S3PNa 588.996 nm(32S1/2 32P3/2)Na 589.593nm(32S1/2 32P1/2)第十页，讲稿共六十八页哦2022/9/29原子吸收是原子由一种能量状态向另一种能量状态跃迁的结果。当处原子吸收是原子由一种能量状态向另一种能量状态跃迁的结果。当处于于基态的原子基态的原子用不同频率光照射时用不同频率光照射时,基态原子基态原子就会就会选择性地吸收而跃选择性地吸收而跃迁到不同的激发态迁到不同的激发态，从而形成，从而形成原子吸收光谱原子吸收光谱。吸收光谱的吸收光谱的特征频率特征频率取决于跃迁前后两能级的能级差取决于跃迁前后两能级的能级差E E，

12、只有只有E=hE=h L，外层电子才能吸收这种光产生能级跃迁外层电子才能吸收这种光产生能级跃迁,同时伴随着原同时伴随着原子吸收光谱产生。子吸收光谱产生。原子结构不同，核外电子排布不同，原子结构不同，核外电子排布不同，E E不同不同,原子吸收原子吸收光谱也不光谱也不同同，所以原子吸收光谱具有特征性。，所以原子吸收光谱具有特征性。例如：例如：Cu吸收吸收324.8nm,Fe吸吸248.3nm,Pb吸收吸收216.7nm.第十一页，讲稿共六十八页哦2022/9/29气态原子气态原子在基态与第一激发态之间跃迁产生的谱线称为共振线在基态与第一激发态之间跃迁产生的谱线称为共振线。共振线包括共振吸收线和共振

13、发射线共振线包括共振吸收线和共振发射线。在原子吸收光谱分析法中则采用的是共振吸收线。共振吸收线在原子吸收光谱分析法中则采用的是共振吸收线。共振吸收线是元是元素最强的谱线，因为从基态到第一激发态跃迁最容易发生，用该素最强的谱线，因为从基态到第一激发态跃迁最容易发生，用该吸收线作为分析线灵敏度最高。在原子吸收光谱分析法中常用元吸收线作为分析线灵敏度最高。在原子吸收光谱分析法中常用元素的分析线（共振线）作为定量分析的主要参数。素的分析线（共振线）作为定量分析的主要参数。二、原子在各能级的分布二、原子在各能级的分布正常情况下原子应以基态形式存在，即使在原子化过程正常情况下原子应以基态形式存在，即使在原

14、子化过程中，中，第十二页，讲稿共六十八页哦2022/9/29也只有极少数原子以较高能态存在。在热平衡时，处于基态和激发态也只有极少数原子以较高能态存在。在热平衡时，处于基态和激发态的原子数目取决于该能态的能量和体系的温度，遵循的原子数目取决于该能态的能量和体系的温度，遵循波尔兹曼分布波尔兹曼分布。上上式式中中g gj j和和g gO O分分别别为为激激发发态态和和基基态态的的统统计计权权重重，K K玻玻尔尔兹兹曼曼常常数数（1.38101.3810-23-23）。若若激激发发态态原原子子数数N Nj j与与基基态态原原子子数数N No o之之比比较较小小（1%S212A2 4 6 8 10C0

15、.10.20.30.40.5S=K第五十一页，讲稿共六十八页哦2022/9/29AAS AAS 金金 AuAu仪器操作条件仪器操作条件波长波长242.8 nm242.8 nm光谱通带光谱通带0.4 nm0.4 nm灯电流灯电流2 mA2 mA燃烧器高度燃烧器高度6 mm6 mm空气压力空气压力0.8 MPa0.8 MPa乙炔压力乙炔压力0.09 MPa0.09 MPa空气流量空气流量6.5 L/min6.5 L/min乙炔流量乙炔流量1.0 L/min1.0 L/min火焰类型火焰类型氧化性兰色焰氧化性兰色焰标准溶液的配置与储存标准溶液的配置与储存(略略)灵敏度灵敏度吸收吸收.075.075

16、g/mLg/mL标准系列与线性范围标准系列与线性范围标准系列标准系列15 15 g/mL 2g/mL 2HClHCl线性范围线性范围55 g/mLg/mL其它分析线其它分析线波长波长(nm)(nm)光谱通带光谱通带(nm)(nm)灵敏度灵敏度242.8242.80.4nm0.4nm1.01.0267.6267.60.4nm0.4nm1.81.8312.3312.30.4nm0.4nm900900274.8274.80.4nm0.4nm11001100第五十二页，讲稿共六十八页哦2022/9/292 2 2 2）石墨炉原子吸收法）石墨炉原子吸收法）石墨炉原子吸收法）石墨炉原子吸收法(绝对灵敏度绝

17、对灵敏度绝对灵敏度绝对灵敏度)：产生：产生：产生：产生1%1%1%1%吸收时的质量吸收时的质量吸收时的质量吸收时的质量S S1%1%:1%:1%吸收绝对灵敏度吸收绝对灵敏度吸收绝对灵敏度吸收绝对灵敏度.C C:试液的浓度试液的浓度试液的浓度试液的浓度.A A:吸光度吸光度吸光度吸光度.V V:进样体积进样体积进样体积进样体积.元素元素稀释剂稀释剂波长波长(nm)(nm)通带通带(nm)(nm)原子化原子化方式方式最佳最佳灰化温度灰化温度 0 0C C最佳最佳原子化温度原子化温度0 0C C灵敏度灵敏度pg/1%pg/1%石墨管石墨管AuAu0.2%0.2%HClHCl242.8242.80.7

18、0.7常规常规600600270027001414未涂层未涂层最大功率最大功率600600200020001717常规常规600600210021001111热解涂热解涂层层最大功率最大功率600600160016001111第五十三页，讲稿共六十八页哦2022/9/29（二）检出限（二）检出限以适当置信度检出的待测元素的最小浓度或最小量以适当置信度检出的待测元素的最小浓度或最小量IUPACIUPAC定义定义可测量的最小可测量的最小分析信号分析信号近乎空白样品近乎空白样品多次测定值的多次测定值的平均值平均值与置信度有关与置信度有关的系数的系数标标准准偏偏差差第五十四页，讲稿共六十八页哦2022

19、/9/29S S0 0:近乎空白样品多次测定值的标准偏差近乎空白样品多次测定值的标准偏差置信度水平为置信度水平为99.86时，时，k=3S S 为灵敏度为灵敏度检出限检出限第五十五页，讲稿共六十八页哦2022/9/29 火焰原子吸收法火焰原子吸收法A=KC3s0=KD 石墨炉原子吸收法石墨炉原子吸收法g 或或 g第五十六页，讲稿共六十八页哦2022/9/29四、四、四、四、定量分析定量分析定量分析定量分析（一）工作曲线法（一）工作曲线法包括：标准工作曲线法、标准加入工作曲线法包括：标准工作曲线法、标准加入工作曲线法工作曲线：测定上下限、灵敏度、检测限、线性范围工作曲线：测定上下限、灵敏度、检测

20、限、线性范围 标准工作曲线法标准工作曲线法标准工作曲线法标准工作曲线法A AC Cs sA Ax xC Cx xA AC Cs s-C-Cs s=C=Cx x标准加入工作曲线法标准加入工作曲线法标准加入工作曲线法标准加入工作曲线法最佳的吸光度范围：最佳的吸光度范围：最佳的吸光度范围：最佳的吸光度范围：0.1-0.60.1-0.6第五十七页，讲稿共六十八页哦2022/9/29一定浓度的一定浓度的M M标准溶液标准溶液第五十八页，讲稿共六十八页哦2022/9/29例题：水样中例题：水样中CoCo的测定如下：各取的测定如下：各取10ml10ml未知液注入未知液注入5 5个个50ml50ml容量瓶容量

21、瓶中，再加不同量的中，再加不同量的6.236.23g/mlCog/mlCo标准液于容量瓶中，最后加水稀释至标准液于容量瓶中，最后加水稀释至刻度。计算刻度。计算CoCo试样未知液/ml标准液/ml吸光度空白0.00.00.042A10.00.00.201B10.010.00.292C10.020.00.378D10.030.00.467E10.040.00.554第五十九页，讲稿共六十八页哦2022/9/29解：先对吸光度校正（减去空白液吸光度），再以各溶液中解：先对吸光度校正（减去空白液吸光度），再以各溶液中所加入标准所加入标准CoCo的浓度为横坐标，吸光度为纵坐标作图，外延的浓度为横坐标，吸

22、光度为纵坐标作图，外延至纵坐标为零处至纵坐标为零处试样试样标准液浓度标准液浓度g/ml校正吸光度校正吸光度A0.00.159B1.2460.250C2.4920.336D3.7380.425E4.9840.512第六十页，讲稿共六十八页哦2022/9/29由图知与横坐标相交点到原点的数值为由图知与横坐标相交点到原点的数值为0.1602/0.0707=2.2660.1602/0.0707=2.266g/mlg/ml，原水样中，原水样中CoCo的浓度为的浓度为11.33 11.33 g/mlg/ml第六十一页，讲稿共六十八页哦2022/9/29标准加入法（单点计算法）标准加入法（单点计算法）直接加

23、入，没有定容测定直接加入，没有定容测定直接加入，没有定容测定直接加入，没有定容测定:定容后测定定容后测定定容后测定定容后测定:联立方程式：联立方程式：联立方程式：联立方程式：联立方程式：联立方程式：联立方程式：联立方程式：求解：求解：求解：求解：求解：求解：求解：求解：第六十二页，讲稿共六十八页哦2022/9/2910g蜂蜜蜂蜜浸泡过夜浸泡过夜30 mL HNO3-HClO4加热至溶液变清并冒加热至溶液变清并冒白烟白烟溶液溶液去离子水去离子水定容定容50 mL测试液测试液例：蜂蜜中铜、锌、铁、锰的测定例：蜂蜜中铜、锌、铁、锰的测定10 mL10 mL10 mLCS1CS2CS3第六十三页，讲稿

24、共六十八页哦2022/9/29（二）内标（二）内标法（不受测量条件限制，用双光束仪器）法（不受测量条件限制，用双光束仪器）若试样中待测元素为若试样中待测元素为m m，另选试液中不存在的，另选试液中不存在的n n元素作为内标元素，元素作为内标元素，将已知准确浓度内标将已知准确浓度内标n n元素，以相同体积依次加入到待测元素，以相同体积依次加入到待测m m元素不元素不同浓度的标准系列液和待测液中，然后在相同条件下，分别测量每种同浓度的标准系列液和待测液中，然后在相同条件下，分别测量每种溶液中待测元素溶液中待测元素m m和内标元素和内标元素n n吸光度的比值（吸光度的比值（A Am m/A/An n

25、），绘制），绘制（A Am m/A/An n）C Cm m内标曲线，由待测试液内标曲线，由待测试液测出测出(A(Am m)x x/A/An n比值，从曲线上查找待比值，从曲线上查找待测试样中测试样中m m的含量。的含量。CmCx(Am)x/AnO第六十四页，讲稿共六十八页哦2022/9/29M未知样品溶液未知样品溶液一定浓度的一定浓度的N溶液溶液M标准系列溶液标准系列溶液一定浓度的一定浓度的N溶液溶液第六十五页，讲稿共六十八页哦2022/9/29例：用例：用AASAAS法测锑，用铅作内标，取法测锑，用铅作内标，取5.00mL5.00mL未知锑溶液，加入未知锑溶液，加入2.0mL 2.0mL 4

26、.134.13g/mL g/mL 铅标准溶液并稀释至铅标准溶液并稀释至10.0mL10.0mL，测得，测得A A锑锑/A/A铅铅=0.808=0.808。另取。另取相同浓度的锑和铅标准溶液，测得相同浓度的锑和铅标准溶液，测得A A锑锑/A/A铅铅=1.31=1.31，计算未知液中，计算未知液中锑的质量浓度？锑的质量浓度？解：设未知液中锑浓度为解：设未知液中锑浓度为CxCx，由于，由于A Asbsb=K=KsbsbCCsbsb，A Apbpb=K=KpbpbCCpbpb，则，则K Ksbsb/K/Kpbpb=1.31=1.31，对未知混合溶液则有，对未知混合溶液则有A Asbsb/A/Apbpb

27、=（K KsbsbCx/10Cx/10）/（K Kpbpb24.13/1024.13/10）=0.808 Cx=1.02=0.808 Cx=1.02g/mg/mL L练习练习(下次上课交上下次上课交上)：1.1.试计算火焰温度为试计算火焰温度为2000K2000K时，时，Ba 553.56nmBa 553.56nm谱线的激发态与谱线的激发态与第六十六页，讲稿共六十八页哦2022/9/29基态原子数之比。基态原子数之比。（已知已知g gj j/g/g0 0=3,c=2.99810=3,c=2.998101010cm/s,cm/s,h h=6.62610=6.62610-34-34J Js,s,K

28、 K=1.380610=1.380610-23-23J J/K/K）2 2.原子吸收分光光度法测定镁灵敏度，若配制浓度为原子吸收分光光度法测定镁灵敏度，若配制浓度为2 2g/mLg/mL的水的水溶液，测得其透光度为溶液，测得其透光度为50%50%，计算镁的灵敏度。，计算镁的灵敏度。3.3.用标准加入法测定一无机试样溶液中的镉的浓度，各试液在加用标准加入法测定一无机试样溶液中的镉的浓度，各试液在加入镉对照品溶液后，用水稀释至入镉对照品溶液后，用水稀释至50mL50mL，测得吸光度如下，求试样中镉，测得吸光度如下，求试样中镉的浓度。的浓度。序号序号试液试液(mL)加入镉对照品溶液（加入镉对照品溶液（10g/mL）吸光度吸光度1.2000.0422.2010.0803.2020.1164.2040.190第六十七页，讲稿共六十八页哦2022/9/29感谢大家观看第六十八页，讲稿共六十八页哦