环境监测分析方法仪器分析法课件.ppt

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1、关于环境监测分析方法仪器分析法第1页，此课件共63页哦3.1 光学分析法导论光学分析法导论 光学分析法是依据物质发射光学分析法是依据物质发射电磁辐射电磁辐射或物质与电磁辐射相或物质与电磁辐射相互作用而建立起来的各种分析法的统称。互作用而建立起来的各种分析法的统称。v一、光的基本性质一、光的基本性质 光是一种电磁波,具有波粒二象性。光的波动性光的波动性可用周期可用周期T(s)T(s)、频率、频率(Hz)(Hz)、波长、波长(nm)(nm)和波数和波数（cmcm-1-1）等参数描述。）等参数描述。光的粒子性：光的粒子性：光是由光子组成的，光子具有能量，其能量与频率或光是由光子组成的，光子具有能量，

2、其能量与频率或波长的关系为：波长的关系为：E=hv=hc/第2页，此课件共63页哦波谱区波谱区光学光谱区光学光谱区高能辐高能辐射区射区第3页，此课件共63页哦 高能辐射区高能辐射区高能辐射区高能辐射区 射线射线射线射线能量最高，来源于核能级跃迁能量最高，来源于核能级跃迁能量最高，来源于核能级跃迁能量最高，来源于核能级跃迁 射线射线射线射线来自内层电子能级的跃迁来自内层电子能级的跃迁来自内层电子能级的跃迁来自内层电子能级的跃迁 光学光谱区光学光谱区光学光谱区光学光谱区 紫外光紫外光紫外光紫外光来自原子和分子外层电子能级的跃迁来自原子和分子外层电子能级的跃迁来自原子和分子外层电子能级的跃迁来自原子

3、和分子外层电子能级的跃迁可见光可见光可见光可见光红外光红外光红外光红外光来自分子振动和转动能级的跃迁来自分子振动和转动能级的跃迁来自分子振动和转动能级的跃迁来自分子振动和转动能级的跃迁 波谱区波谱区波谱区波谱区微波微波微波微波来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁无线电波无线电波无线电波无线电波来自原子核自旋能级的跃迁来自原子核自旋能级的跃迁来自原子核自旋能级的跃迁来自原子核自旋能级的跃迁波长波长波长波长长长长长第4页，此课件共63页哦 1光谱法光谱法：利用物质与电磁辐射作用时，物质内部利用物质与

4、电磁辐射作用时，物质内部 发生量子化能级跃迁而产生的吸收、发射或散射辐射等电发生量子化能级跃迁而产生的吸收、发射或散射辐射等电磁辐射的强度随波长变化的定性、定量析方法。磁辐射的强度随波长变化的定性、定量析方法。吸收光谱法吸收光谱法吸收光谱法吸收光谱法发射光谱法发射光谱法发射光谱法发射光谱法按能量交换方式按能量交换方式按能量交换方式按能量交换方式分子光谱分子光谱分子光谱分子光谱带状光谱带状光谱带状光谱带状光谱原子光谱原子光谱原子光谱原子光谱线状光谱线状光谱线状光谱线状光谱按作用结果不同按作用结果不同按作用结果不同按作用结果不同二、光学分析法分类二、光学分析法分类光谱法光谱法 和非光谱法和非光谱法

5、第5页，此课件共63页哦2非非光光谱谱法法：利利用用物物质质与与电电磁磁辐辐射射的的相相互互作作用用测测定定 电电磁磁辐辐射射的的反反射射、折折射射、干干涉涉、衍衍射射和和偏偏振振等等基基本本性性质质变变化的分析方法。化的分析方法。分类：折射法、旋光法、比浊法、分类：折射法、旋光法、比浊法、射线衍射法射线衍射法3 3光谱法与非光谱法的区别光谱法与非光谱法的区别光谱法：内部能级发生变化光谱法：内部能级发生变化原子吸收原子吸收/发射光谱法：原子外层电子能级跃迁发射光谱法：原子外层电子能级跃迁 分子吸收分子吸收/发射光谱法：分子外层电子能级跃迁发射光谱法：分子外层电子能级跃迁非光谱法：内部能级不发生

6、变化非光谱法：内部能级不发生变化仅测定电磁辐射性质改变仅测定电磁辐射性质改变第6页，此课件共63页哦发射光谱发射光谱吸收光谱吸收光谱 例：例：例：例：-射线；荧光射线；荧光射线；荧光射线；荧光例：原子吸收光谱，分子吸收光谱例：原子吸收光谱，分子吸收光谱例：原子吸收光谱，分子吸收光谱例：原子吸收光谱，分子吸收光谱第7页，此课件共63页哦3.2 3.2 光谱分析法光谱分析法3.2.2 原子吸收光谱法原子吸收光谱法3.2.1 分光光度法分光光度法第8页，此课件共63页哦3.2.1 学习要求学习要求1、了解分子对光的吸收与溶液颜色的关系。、了解分子对光的吸收与溶液颜色的关系。2、掌握分光光度法定性、定

7、量分析的基础。、掌握分光光度法定性、定量分析的基础。3、熟悉朗伯、熟悉朗伯-比尔定律各参数的物理意义。比尔定律各参数的物理意义。4、掌握吸收曲线与标准曲线的意义。、掌握吸收曲线与标准曲线的意义。4、了解目视比色法、分光光度法的特点，分光光度计的、了解目视比色法、分光光度法的特点，分光光度计的基本部件。基本部件。5、熟悉分光光度法显色条件和测量条件的选择。、熟悉分光光度法显色条件和测量条件的选择。6、了解分光光度法的应用。、了解分光光度法的应用。第9页，此课件共63页哦3.2.1 学习内容学习内容3.2.1.1 概述概述3.2.1.2 分光光度法的基本原理分光光度法的基本原理3.2.1.3 分光

8、光度计分光光度计3.2.1.4 显色反应及其条件的选择显色反应及其条件的选择3.2.1.5 分光光度法的应用分光光度法的应用第10页，此课件共63页哦 一、物质的颜色一、物质的颜色是其分子对不同波长的光选择性吸收而产生。是其分子对不同波长的光选择性吸收而产生。颜色与吸收光之间的关系颜色与吸收光之间的关系红红650 760绿蓝绿蓝橙橙610 650蓝蓝黄黄580 610紫紫黄绿黄绿560 580红紫红紫绿绿500 560红红蓝绿蓝绿490 500橙橙绿蓝绿蓝480 490黄黄蓝蓝450 480黄绿黄绿紫紫400 450互补光互补光颜色颜色/nm蓝绿蓝绿互补色光和各种颜色光的波长范围，可供光度测定

9、时选择测量波长参考互补色光和各种颜色光的波长范围，可供光度测定时选择测量波长参考。3.2.1.1 3.2.1.1 概述概述第11页，此课件共63页哦溶液的颜色与光吸收的关系溶液的颜色与光吸收的关系完全吸收完全吸收完全透过完全透过吸收黄色光吸收黄色光光谱示意光谱示意表观现象示意表观现象示意复合光复合光复合光复合光第12页，此课件共63页哦吸收光谱曲线或光吸收曲线：测定某种物质对不同波长单色吸收光谱曲线或光吸收曲线：测定某种物质对不同波长单色光的吸收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图。光的吸收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图。KMnO4的吸收曲线的吸收曲线最大吸收波长，最大吸收波长，

10、maxKMnOKMnO4 4溶液对溶液对525nm525nm附近绿色光吸附近绿色光吸收最收最强强，而对紫色和红色吸收很，而对紫色和红色吸收很弱弱。浓度不同时，。浓度不同时，maxmax相同；相同；波长不同时，吸光度不同。波长不同时，吸光度不同。二、光吸收曲线（二、光吸收曲线（A）第13页，此课件共63页哦300400500600700/nm350525 545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2Absorbance350Cr2O72-、MnO4-的吸收曲线的吸收曲线第14页，此课件共63页哦小结：小结：（1 1）同一种物质对不同波长的光吸收程度不同。吸光度最大处）同一种物质对

11、不同波长的光吸收程度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长对应的波长称为最大吸收波长maxmax 。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。（2 2）同一种物质浓度不同，其吸收曲线形状相似）同一种物质浓度不同，其吸收曲线形状相似maxmax不变。不变。在在maxmax处，吸光度处，吸光度A A正比于浓度正比于浓度C C，测定最灵敏。，测定最灵敏。（3 3）不同物质吸收曲线的特性不同。吸收曲线的特性包括曲线）不同物质吸收曲线的特性不同。吸收曲线的特性包括曲线的形状、峰的数目、峰的位置和峰的强度等。它们与物质特的形状、峰的数目、峰的位置和峰

12、的强度等。它们与物质特性有关，吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性有关，吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分析的依据之一。性分析的依据之一。第15页，此课件共63页哦 基于物质对光的选择性吸收而建立的分析方法称为吸基于物质对光的选择性吸收而建立的分析方法称为吸光光度法，包括光光度法，包括比色法比色法，可见，可见分光光度法分光光度法及紫外分光光及紫外分光光度法等。度法等。三、比色法与分光光度法比较三、比色法与分光光度法比较比较颜色的深浅来测比较颜色的深浅来测定物质的浓度，也称定物质的浓度，也称目视比色法。目视比色法。使用光电比色计（分光光度计）使用光电比色计（分光光度计）测

13、量有色溶液对入射光的吸光程测量有色溶液对入射光的吸光程度以进行分析的方法，又称光电度以进行分析的方法，又称光电比色法。比色法。分光光度法的特点：分光光度法的特点：灵敏、准确、快速及选择性好灵敏、准确、快速及选择性好 检测浓度下限：检测浓度下限：10-510-6 mol/L。检测相对误差：检测相对误差：2%5%。第16页，此课件共63页哦当一束平行单色光，通过一均匀的溶液后，光的强度会减弱。当一束平行单色光，通过一均匀的溶液后，光的强度会减弱。I0=Ia+It入射光强度入射光强度吸收光强度吸收光强度透过光强度透过光强度3.3.1.2 分光光度法的基本原理分光光度法的基本原理一、透射比与吸光度一、

14、透射比与吸光度第17页，此课件共63页哦透光度透光度T（透射比）（透射比）Transmittance定义透光度：定义透光度：T取值为取值为0.01.0全部吸收全部吸收全部透射全部透射 A=lg(1/T)=-lgT吸光度吸光度A (Absorbance）A取值为取值为0.0全部透射全部透射全部吸收全部吸收二者关系为二者关系为：定义吸光度定义吸光度：第18页，此课件共63页哦二、朗伯二、朗伯-比尔定律比尔定律 朗伯（朗伯（Lambert J H)Lambert J H)和比尔和比尔(Beer A)(Beer A)分别于分别于17601760年和年和18521852年研究年研究了光的吸收与溶液液层厚

15、度及溶液浓度的定量关系（入射光波长保持了光的吸收与溶液液层厚度及溶液浓度的定量关系（入射光波长保持不变），二者结合称为不变），二者结合称为朗伯朗伯-比尔定律比尔定律。当一束平行单色光通过含有吸光物质的稀溶当一束平行单色光通过含有吸光物质的稀溶液时，溶液的吸光度与吸光物质浓度、液层液时，溶液的吸光度与吸光物质浓度、液层厚度乘积成正比。厚度乘积成正比。朗伯朗伯-比尔定律吸光光度法比尔定律吸光光度法定量定量分析的理论基础！分析的理论基础！第19页，此课件共63页哦朗伯朗伯-比尔定律的数学表达式为：比尔定律的数学表达式为：A=lg(I0/It)=Kbc吸光物质浓度吸光物质浓度吸收层厚度吸收层厚度(cm

16、)(cm)吸光度吸光度式中式中比例常数比例常数K K与吸光物质的本性，入射光波长及温度等因素有关。与吸光物质的本性，入射光波长及温度等因素有关。c c为吸光物质浓度，为吸光物质浓度，b b为透光液层厚度。为透光液层厚度。第20页，此课件共63页哦朗伯朗伯-比尔定律的应用条件比尔定律的应用条件 朗伯朗伯-比尔定律不仅适用于紫外光、可见光，也适用红外光；比尔定律不仅适用于紫外光、可见光，也适用红外光；在在同一波长下，各组分吸光度具有同一波长下，各组分吸光度具有加和性：加和性：A=AA=A1 1+A+A2 2+A+An n 吸光度的吸光度的“加和性加和性”使用条件：使用条件：（1 1）入射光必须为单

17、色光）入射光必须为单色光 （2 2）被测样品必须是均匀介质）被测样品必须是均匀介质 （3 3）在吸收过程中吸收物质之间不能发生相互作用。）在吸收过程中吸收物质之间不能发生相互作用。第21页，此课件共63页哦 配配制制一一系系列列不不同同浓浓度度的的标标准准溶溶液液，在在选选择择的的实实验验条条件件下下显显色色，分分别别测测定定其其吸吸光光度度，然然后后以以标标准准溶溶液液中中待待测测组组分分的的含含量量为为横横坐坐标标，吸吸光光度度为为纵纵坐坐标标，可可得得到到一一条条通通过过原原点点曲曲线线，称称为为标准曲线标准曲线。三三、标准曲线（、标准曲线（Ac）通通常常液液层层厚厚度度是是相相同同的的

18、，按按照照朗朗伯伯-比比尔尔定定律律，标标准准曲曲线线应应该该是是一一条条通通过过直直角角坐坐标标原原点点的的直直线线。但但在在实实际际工工作作中中，往往往往会会偏偏离离线性而发生弯曲线性而发生弯曲。第22页，此课件共63页哦影响标准曲线弯曲的原因影响标准曲线弯曲的原因复合光对比尔定律的影响复合光对比尔定律的影响朗伯朗伯-比尔定律的假设条件之一：入射光为单色光。比尔定律的假设条件之一：入射光为单色光。1、非单色光非单色光第23页，此课件共63页哦v朗伯朗伯-比尔定律的假设条件之二：比尔定律的假设条件之二：吸吸收收粒粒子子是是独独立立的的，彼彼此此之之间间无无相相互互作作用用。比比尔尔定定律适用

19、于稀溶液。律适用于稀溶液。v吸光组分的化学变化：吸光组分的化学变化：吸吸光光组组分分的的缔缔合合、离离解解，互互变变异异构构，络络合合物物的的逐逐级级形形成成，以以及及与与溶溶剂剂的的相相互互作作用用等等，都都将将导导致致偏偏离比耳定律。离比耳定律。2、化学因素化学因素第24页，此课件共63页哦一、光度计基本部件：一、光度计基本部件：光源、单色器、吸收池光源、单色器、吸收池(参比池参比池)、检测检测系统、显示装置。系统、显示装置。3.2.1.3 分光光度计分光光度计第25页，此课件共63页哦光源：光源：能发出所需波长范围内的连续光谱能发出所需波长范围内的连续光谱，足够的光，足够的光强度，稳定性

20、好。强度，稳定性好。单色器：单色器：包括狭缝、准直镜、色散元件包括狭缝、准直镜、色散元件棱镜棱镜对不同波长的光折射率不同对不同波长的光折射率不同色散元件色散元件分出光波长不等距分出光波长不等距光栅光栅衍射和干涉衍射和干涉分出光波长等距分出光波长等距钨灯或卤钨灯钨灯或卤钨灯可见光源可见光源3501000nm氢灯或氘灯氢灯或氘灯紫外光源紫外光源180375nm第26页，此课件共63页哦吸收池：吸收池：玻璃玻璃能吸收能吸收UV光，仅适用于可见光区光，仅适用于可见光区 石英石英不吸收紫外光，适用于紫外和可见光区不吸收紫外光，适用于紫外和可见光区 要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致）要求：匹配性（对光

21、的吸收和反射应一致）检测器：检测器：将光信号转变为电信号的装置将光信号转变为电信号的装置光电池光电池光电管光电管光电倍增管光电倍增管二极管阵列检测器二极管阵列检测器第27页，此课件共63页哦 指示器指示器 吸光度与透光率标度吸光度与透光率标度第28页，此课件共63页哦二、分光光度计类型二、分光光度计类型二、分光光度计类型二、分光光度计类型 1 1、单光束分光光度计、单光束分光光度计特点：特点：v使用时来回拉动吸收池使用时来回拉动吸收池 移动误差移动误差v对光源要求高对光源要求高v比色池配对比色池配对第29页，此课件共63页哦2 2、双光束分光光度计、双光束分光光度计 特特点点：不不用用拉拉动动

22、吸吸收收池池，可可以以减减小小移移动动误误差差；对对光光源源要要求求不不高高；可以自动扫描吸收光谱可以自动扫描吸收光谱 第30页，此课件共63页哦3 3、双波长分光光度计、双波长分光光度计 特点：特点：利用吸光度差值定量；利用吸光度差值定量；消消除干扰和吸收池不匹配引除干扰和吸收池不匹配引起的误差起的误差第31页，此课件共63页哦 将待测组分转变成有色化合物的反应叫将待测组分转变成有色化合物的反应叫显色反应显色反应，可分为络，可分为络合反应和氧化还原反应两大类。合反应和氧化还原反应两大类。与待测组分形成有色化合物的试剂称为与待测组分形成有色化合物的试剂称为显色剂显色剂。3.2.1.4 显色反应

23、及其条件的选择显色反应及其条件的选择一、对显色反应的要求一、对显色反应的要求 选择性好，干扰少，或干扰容易消除；选择性好，干扰少，或干扰容易消除；有色化合物的组成要恒定，化学性质要稳定，不易被空气所氧有色化合物的组成要恒定，化学性质要稳定，不易被空气所氧化或被日光照射分解；化或被日光照射分解；有色化合物和显色剂之间的颜色差别要大；有色化合物和显色剂之间的颜色差别要大；显色条件易于控制，以便提高重现性和方法的精密度。显色条件易于控制，以便提高重现性和方法的精密度。第32页，此课件共63页哦二、显色剂的分类二、显色剂的分类无机显色剂无机显色剂（形成的化合物不够稳定、灵敏度和选择性不高。）（形成的化

24、合物不够稳定、灵敏度和选择性不高。）有机显色剂有机显色剂 （助色团（助色团)发色团发色团(生色团生色团)指某些含不饱和键的基指某些含不饱和键的基团，如偶氮基、对醌基团，如偶氮基、对醌基和羰基等，这些基团可和羰基等，这些基团可以吸收可见光而表现出以吸收可见光而表现出颜色。颜色。指某些含孤对电子的基团，指某些含孤对电子的基团，如氨基、羟基和卤代基等，如氨基、羟基和卤代基等，这些基团与生色团的不饱这些基团与生色团的不饱和键相互作用，可以影响和键相互作用，可以影响生色团对光的吸收，使颜生色团对光的吸收，使颜色加深。色加深。第33页，此课件共63页哦 偶氮砷类显色剂偶氮砷类显色剂三苯甲烷类显色剂三苯甲烷

25、类显色剂第34页，此课件共63页哦三、显色条件的选择三、显色条件的选择v显色反应的一般通式为：显色反应的一般通式为：吸光度与显色剂浓度的关系吸光度与显色剂浓度的关系1、显色剂用量、显色剂用量第35页，此课件共63页哦2 2、溶液的酸度、溶液的酸度3 3、显色温度、显色温度4 4、显色时间、显色时间5 5、溶剂、溶剂 6 6、干扰及其消除、干扰及其消除 酸度等因素对吸光度的影响酸度等因素对吸光度的影响pH、T、t第36页，此课件共63页哦1 1、入射光波长的选择、入射光波长的选择四、四、测量条件的选择测量条件的选择一般控制标准溶液和待测溶液的吸光度在一般控制标准溶液和待测溶液的吸光度在0.20.

26、20.80.8范围内，范围内，此时浓度测量的相对误差较小。此时浓度测量的相对误差较小。（1）最大吸收原则；）最大吸收原则；（2）吸收最大，）吸收最大，干扰最小。干扰最小。2 2、吸光度范围的选择、吸光度范围的选择第37页，此课件共63页哦3 3、参比溶液的选择原则、参比溶液的选择原则(1)当当试试液及液及显显色色剂剂均无色均无色时时，可用蒸，可用蒸馏馏水作参比溶液；水作参比溶液；（纯纯溶溶剂剂)(2)显显色色剂剂为为无无色色，而而被被测测试试液液中中存存在在其其他他有有色色离离子子，可可用用不不加加显显色色剂剂的被的被测试测试液作液作为为参比溶液；参比溶液；（试样试样溶液）溶液）(3)显显色色

27、剂剂有有颜颜色色，可可用用不不加加试试样样溶溶液液的的试试剂剂空空白白作作为为参参比比溶溶液液；（空白溶液）（空白溶液）(4)显显色色剂剂和和试试样样均均有有颜颜色色，可可将将一一份份试试液液中中的的待待测测组组分分掩掩蔽蔽起起来来，再再按按条条件件加加入入显显色色剂剂和和其其他他试试剂剂，以以此此作作为为参参比比溶溶液液；（试试样样溶溶液液加加掩蔽掩蔽剂剂再加再加显显色色剂剂）(5)改改变变加加入入试试样样的的顺顺序序，使使被被测测组组分分不不发发生生显显色色反反应应，以以此此溶溶液液作作为为参比溶液来消除干参比溶液来消除干扰扰。第38页，此课件共63页哦一、高含量组分的测定：示差法一、高含

28、量组分的测定：示差法 示差法标尺扩大原理示差法标尺扩大原理3.2.1.5 分光光度法的应用分光光度法的应用 示差法测定试液浓度示差法测定试液浓度C Cx x时，首先使用浓度稍低于试液的标准溶液时，首先使用浓度稍低于试液的标准溶液C Cs s作参作参比溶液调节仪器透光度读数为比溶液调节仪器透光度读数为100100(A=0)(A=0)，然后测定试液的吸光度，该吸光度，然后测定试液的吸光度，该吸光度称为相对吸光度称为相对吸光度A Ar r，对应的透光度称为相对透光度，对应的透光度称为相对透光度T Tr r。如果用普通光度法如果用普通光度法以纯溶剂或空白作以纯溶剂或空白作参比溶液，测得试参比溶液，测得

29、试液及标准液的吸光液及标准液的吸光度分别为度分别为Ax及及As，对应的透光度为对应的透光度为Tx及及Ts，则根据比耳定，则根据比耳定律得：律得：第39页，此课件共63页哦v原理：使两束不同波长的单色光以一定的时间间隔交替地照射同原理：使两束不同波长的单色光以一定的时间间隔交替地照射同一吸收池，测量并记录两者吸光度的差值。这样可以从分析波长一吸收池，测量并记录两者吸光度的差值。这样可以从分析波长的信号中扣除来自参比信号的波长，消除各种干扰，得待测组分的信号中扣除来自参比信号的波长，消除各种干扰，得待测组分的含量。的含量。双波长分光光度法原理示意图双波长分光光度法原理示意图二、双波长分光光度法二、

30、双波长分光光度法A=A1-A2=(1-1)bc第40页，此课件共63页哦三、光度滴定法三、光度滴定法 光电比色计来进行的。测光电比色计来进行的。测定滴定过程中溶液的吸光定滴定过程中溶液的吸光度，并绘制滴定剂体积和度，并绘制滴定剂体积和对应的吸光度的曲线以确对应的吸光度的曲线以确定滴定终点。定滴定终点。0.1mol/LEDTA滴定滴定0.002mol/LBi3+和和Cu2+吸光度的变化吸光度的变化 光度测量可用来确定滴定的终点。光度滴定通常都是用经过改装光度测量可用来确定滴定的终点。光度滴定通常都是用经过改装的在光路中可插人滴定容器的分光光度计或的在光路中可插人滴定容器的分光光度计或EDTA滴定

31、滴定Bi3+和和Cu2+：745nm，Bi3+和和EDTA无无吸收吸收。第41页，此课件共63页哦四、配合物组成的测定四、配合物组成的测定v配合物的反应通式配合物的反应通式 M +M +n n L L ML MLn n 配合物的摩尔比法示意图配合物的摩尔比法示意图第42页，此课件共63页哦3.2.2 学习要求学习要求1、了解原子吸收光谱法的定义和特点。、了解原子吸收光谱法的定义和特点。2、掌握原子吸收光谱的基本原理。、掌握原子吸收光谱的基本原理。3、熟悉原子吸收分光光度计的构造。、熟悉原子吸收分光光度计的构造。4、熟悉原子吸收光谱法测定条件的选择。、熟悉原子吸收光谱法测定条件的选择。5、掌握原

32、子吸收光谱法的定量分析方法。、掌握原子吸收光谱法的定量分析方法。第43页，此课件共63页哦3.2.2 学习内容学习内容3.2.2.1 概述概述3.2.2.2 原子吸收光谱法的基本原理原子吸收光谱法的基本原理3.2.2.3 原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计3.2.2.4 原子吸收光谱法测定条件的选择原子吸收光谱法测定条件的选择3.2.1.5 原子吸收光谱法定量测定方法原子吸收光谱法定量测定方法第44页，此课件共63页哦3.2.2.2概述概述一、原子吸收光谱法的定义一、原子吸收光谱法的定义 原原子子吸吸收收光光谱谱法法又又称称原原子子吸吸收收分分光光光光度度法法，简简称称原原子子吸吸收收分分析

33、析法法。它它是是基基于于从从光光源源辐辐射射出出具具有有待待测测元元素素特特征征谱谱线线的的光光，通通过过试试样样蒸蒸气气时时被被蒸蒸气气中中待待测测元元素素基基态态原原子子所所吸吸收收，由由辐辐射射特特征征谱谱线线光光被被减减弱弱的的程程度度来来测测定定试试样样中中待待测测元元素素含含量量的的方法。方法。基于待测元素的基态原子对其特征谱线的基于待测元素的基态原子对其特征谱线的吸收，从而定量测定化学元素的方法。吸收，从而定量测定化学元素的方法。第45页，此课件共63页哦 2、原子吸收光谱法的特点原子吸收光谱法的特点v灵敏度高，检测下限灵敏度高，检测下限1010-9-9g/ml-10g/ml-1

34、0-12-12g/mlg/ml。v选选择择性性好好，准准确确度度高高。单单一一元元素素特特征征谱谱线线测测定定，多数情况无干扰。多数情况无干扰。v测量范围广。测定测量范围广。测定7070多种元素。多种元素。v操作简便，分析速度快。操作简便，分析速度快。第46页，此课件共63页哦3.2.2.2原子吸收分光光度法的基本原理原子吸收分光光度法的基本原理v共振线共振线 电子从基态跃迁到能量最低的激发态，为共振跃迁，所产生的谱线称为共共振振吸吸收收线线；当电子从第一激发态跃回基态时，则发射出同样频率的谱线，称为共共振振发发射射线线。对大多数元素来说，共振线是指元素所有谱线中最灵敏的线。特征谱线特征谱线

35、各种元素的原子结构和外层电子排布不同。不同元素的原子从基态激发至第一激发态（或由第一激发态跃回基态）时，吸收（或发射）的能量不同，因此各种元素的各种元素的共振线共振线各有不各有不同，称之为特征谱线。同，称之为特征谱线。第47页，此课件共63页哦 从微观的角度考虑：从微观的角度考虑：在原子化过程中，待测元素的原子不可在原子化过程中，待测元素的原子不可能全部是基态原子，其中必有一部分为激发态原子。在一定温能全部是基态原子，其中必有一部分为激发态原子。在一定温度下，当处于热力学平衡时，激发态原子数与基态原子数之比度下，当处于热力学平衡时，激发态原子数与基态原子数之比服从玻兹曼方程式服从玻兹曼方程式原

36、子光谱中，对一定波长的谱线，原子光谱中，对一定波长的谱线，Pj/P0和和Ej（激发能）（激发能）都是已知值，因此只要火焰温度都是已知值，因此只要火焰温度T确定，就可求得确定，就可求得Nj/N0值。值。第48页，此课件共63页哦实际分析中，要求测定的是试样中待测元素的浓度，而此实际分析中，要求测定的是试样中待测元素的浓度，而此浓度是与浓度是与待测元素吸收辐射的原子总数成正比待测元素吸收辐射的原子总数成正比的，因此在一定浓度范的，因此在一定浓度范围和一定火焰宽度围和一定火焰宽度L的情况下有的情况下有 A=kNL=Kc比尔定律比尔定律 上式表明在定实验条件下，吸光度与浓度呈上式表明在定实验条件下，吸

37、光度与浓度呈正比关系。正比关系。原子吸收光谱的定量基础！原子吸收光谱的定量基础！第49页，此课件共63页哦3.2.2.3原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计 原子吸收分光光度计结构示意图原子吸收分光光度计结构示意图一、原子吸收分光光度计组成一、原子吸收分光光度计组成 一般由一般由光源、原子化系统、光学系统及检测系统光源、原子化系统、光学系统及检测系统组成。组成。第50页，此课件共63页哦光源空心阴极灯的原理光源空心阴极灯的原理空心阴极灯示意图空心阴极灯示意图v用用不不同同的的待待测测元元素素作作阴阴极极材材料料，可可制制成成各各相相应应待待测测元元素素的的空空心阴极灯。有单元素灯和多元素灯两种

38、。心阴极灯。有单元素灯和多元素灯两种。v缺缺点点：每每测测一一个个元元素素均均需需要要更更换换相相应应的的待待测测元元素素的的空空心心阴极灯，使用不太方便。阴极灯，使用不太方便。第51页，此课件共63页哦原子化系统原子化系统原子化过程示意图原子化过程示意图原子化过程的分类原子化过程的分类火焰原子化系统火焰原子化系统非火焰原子化系统非火焰原子化系统第52页，此课件共63页哦火焰原子化系火焰原子化系统统石墨炉原子化石墨炉原子化系统系统日立日立Z-5000原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计第53页，此课件共63页哦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。同心雾化器示意图同

39、心雾化器示意图 燃烧器示意图燃烧器示意图 第54页，此课件共63页哦非火焰原子化装置非火焰原子化装置石墨炉原子化装置示意图特点：特点：测定灵敏度高，其检出极限可达测定灵敏度高，其检出极限可达1010-12-12g g；试样用量少；可测定粘稠和固体试样。试样用量少；可测定粘稠和固体试样。第55页，此课件共63页哦日立日立Z-5000原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计结构示意图结构示意图光源光源原子化原子化系统系统光学光学系统系统检测检测系统系统第56页，此课件共63页哦分光系统和检测系统分光系统和检测系统v分光系统分光系统 组组成成：主主要要由由色色散散元元件件、凹凹面面镜镜和和狭狭缝缝组组成

40、成，也也称称为为单单色色器器。其色散元件可用其色散元件可用棱镜或衍射光栅。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。作用：是将待测元素的共振线与邻近谱线分开。v检测系统检测系统 组组成成：主主要要由由检检测测器器(光光电电倍倍增增管管)、放放大大器器、读读数数和和记记录录系系统等组成。统等组成。作作用用：将将经经过过原原子子蒸蒸气气吸吸收收和和单单色色器器分分光光后后的的微微弱弱光光信信号号转转换换为为电电信信号号，再再经经过过放放大大器器放放大大后后，便便可可在在读读数数装装置置上上显显示示出来。出来。第57页，此课件共63页哦二、原子吸收分光光度类型二、原子吸收分光光度类型

41、单光束型仪器示意图单光束型仪器示意图双光束型仪器示意图双光束型仪器示意图第58页，此课件共63页哦3.2.2.4 3.2.2.4 原子吸收光谱法测定条件的选择原子吸收光谱法测定条件的选择v1 1、分析线的选择、分析线的选择 通通常常选选择择待待测测元元素素的的共共振振线线作作为为分分析析线线，测测量量较较高高浓浓度度时时可可选选用用次次灵灵敏敏线线。共共振振线线在在远远紫紫外外区区(200(200 nmnm以以下下)，因因火火焰有明显吸收，不宜选作分析线。焰有明显吸收，不宜选作分析线。v2 2、空心阴极灯电流、空心阴极灯电流 在在保保证证有有稳稳定定和和足足够够的的辐辐射射光光强强度度的的情情

42、况况下下，尽尽量量选选用用较较低低的的灯电流灯电流，以延长空心阴极灯的寿命。，以延长空心阴极灯的寿命。v3 3、狭缝宽度、狭缝宽度 无无邻邻近近干干扰扰线线时时，可可选选择择较较宽宽的的狭狭缝缝，如如测测定定K K、NaNa；若若有邻近线干扰时，则选择较小的狭缝，如测定有邻近线干扰时，则选择较小的狭缝，如测定CaCa、MgMg、FeFe。第59页，此课件共63页哦4 4、火焰、火焰 根根据据待待测测元元素素原原子子化化从从易易到到难难的的顺顺序序，依依次次选选择择低低温温、中温和高温火焰。中温和高温火焰。Cr Cr、MoMo、W W、V V、AlAl等在火焰中易生成难离解的氧化物，宜等在火焰中

43、易生成难离解的氧化物，宜用富燃火焰。用富燃火焰。另另一一些些元元素素如如K K、NaNa等等在在火火焰焰中中易易于于电电离离，则则宜宜选选用用贫贫燃燃火焰火焰5 5、燃烧器高度、燃烧器高度 调调节节燃燃烧烧头头高高度度，使使来来自自空空心心阴阴极极灯灯的的光光束束通通过过自自由由原原子子浓浓度最大的火焰区，此时灵敏度高，测量稳定性好。度最大的火焰区，此时灵敏度高，测量稳定性好。6 6、消除干扰、消除干扰第60页，此课件共63页哦3.2.2.5 3.2.2.5 原子吸收光谱法的定量分析方法原子吸收光谱法的定量分析方法 设设定定条条件件，测测定定一一系系列列已已知知浓浓度度的的样样品品的的吸吸光光度度数数值值并并作作图图。在在相相同同条条件件下下，测测定定样样品品的的吸吸光光度度，由由标标准准曲曲线线求得样品待测元素浓度。求得样品待测元素浓度。一、标准曲线法一、标准曲线法第61页，此课件共63页哦二、标准加入法二、标准加入法 等等分分试试样样溶溶液液，分分别别加加入入浓浓度度不不等等的的标标准准溶溶液液；测测定定吸吸光光度，由吸收曲线度，由吸收曲线外推外推得到原始样品浓度。得到原始样品浓度。第62页，此课件共63页哦感感谢谢大大家家观观看看第63页，此课件共63页哦