原子吸收分光光度法分析手册第1册原子吸收分光光度法原理和基本条件原子吸收分光光度法分析手册
原子吸收分光光度法分析手册 第 1 册 原子吸收分光光度法 原理和基本条件 原子吸收分光光度法分析手册
第1册目录目录1、原子吸收分光光度法的原理21.1为什么原子吸收光1.2光吸收率和原子密度之间的关系，31.3样品原子化的方法44a）火焰原子吸收b）电热原子吸收5c）其他原子吸收方法61)氢化物蒸气发生技术.62)还原蒸气原子化892.原子吸收分光光度法分析的基本条件2.1装置的条件99a）分析线b)狭缝宽..1314c)灯电流值.2.2火焰原子吸收的分析条件..15a）火焰的选择.15b）助燃气和燃气的混合比.17c）光束在火焰中的位置..172.3.18电热(无火焰）原子吸收的分析条件a）干燥条件...18b）灰化条件....19..21c）原子化条件d)样品注入量.22-1
- 1 - 第 1 册 目录 目录. 1 1、原子吸收分光光度法的原理. 2 1.1 为什么原子吸收光. 2 1.2 光吸收率和原子密度之间的关系. 3 1.3 样品原子化的方法. 4 a) 火焰原子吸收. 4 b) 电热原子吸收. 5 c) 其他原子吸收方法. 6 1） 氢化物蒸气发生技术. 6 2） 还原蒸气原子化. 8 2. 原子吸收分光光度法分析的基本条件. 9 2.1 装置的条件. 9 a) 分析线. 9 b) 狭缝宽. 13 c) 灯电流值. 14 2.2 火焰原子吸收的分析条件. 15 a) 火焰的选择. 15 b) 助燃气和燃气的混合比. 17 c) 光束在火焰中的位置. 17 2.3 电热(无火焰) 原子吸收的分析条件 . 18 a) 干燥条件. 18 b) 灰化条件. 19 c) 原子化条件. 21 d) 样品注入量. 22
1、原子吸收分光光度法的原理1.1为什么原子吸收光原子吸收光谱法利用原子对固有波长光的吸收进行测定。所有的原子可分类成具有低能量和高能量的。具有低能量的状态称为基态而具有高能量的状态称为激发态。处于基态的原子吸收外部能量，变成激发态。例如，钠主要有两种具有较高能量的激发态，分别比基态原子高2.2eV和3.6eV，如图1.1.(eV是能量的计量单位，称为“电子伏特”）当2.2eV能量给于处于基态的钠原子，原子将移动到激发态()；当3.6eV能量给予基态，原子将移动到激发态(II)。给予的能量以光的形式，2.2eV和3.6eV分别相当于589.9nm和330.3nm波长光的能量。对于钠基态原子而言，只吸收这些波长的光，而不吸收其他波长的光。6r3.6eV(II)激发态41830.8nm2.2eV2激发态(I)589.0nm基态0.0eV图1.1钠的能级基态和激发态能量的差取决于元素和吸收光的波长。原子吸收光谱法使用空心阴极灯(HCL)。HCL给出被测定元素的特征波长的光。根据光吸收从而测定原子密度。-2-
- 2 - 1、原子吸收分光光度法的原理 1.1 为什么原子吸收光 原子吸收光谱法利用原子对固有波长光的吸收进行测定。 所有的原子可分类成具有低能量和高能量的。具有低能量的状态称为基态而具 有高能量的状态称为激发态。处于基态的原子吸收外部能量，变成激发态。例 如，钠主要有两种具有较高能量的激发态，分别比基态原子高 2.2eV 和 3.6eV， 如图 1.1. (eV 是能量的计量单位, 称为“电子伏特”) 当 2.2eV 能量给于 处于基态 的钠原子，原子将移动到激发态 (I) ；当 3.6eV 能量给予基态，原子将移动到激发 态 (II)。 给予的能量以光的形式，2.2eV 和 3.6eV 分别相当于589.9nm 和 330.3nm 波长 光的能量。 对于钠基态原子而言，只吸收这些波长的光，而不吸收其他波长的光。 图 1.1 钠的能级 基态和激发态能量的差取决于元素和吸收光的波长。原子吸收光谱法使用空心 阴极灯(HCL)。 HCL 给出被测定元素的特征波长的光。根据光吸收从而测定原子密度
1.2光吸收率和原子密度之间的关系当一定强度的光给予许多处于基态的原子时，部分的光被原子吸收。原子密度决定吸收率。密度C-TIoe图1.2原子吸收的原理如图1.2.，当强度Io的光照射到密度为C的原子蒸气上，蒸气的长度是1，光经过原子蒸气以后强度减弱为I。I和Io之间具有下列关系：I=k-1cI=Ioxe-k1c(k：比例常数)或-logIo1上述关系式称为Lambert-Beer定律，-log二为吸收。To上述公式表明吸收正比于原子密度。例如，当1，2和3ppm样品的吸收测定后，以浓度和吸收作图，得到如图1.3的直线，以图象表示的吸收和浓度的关系称为校准曲线。当一个未知样品的吸收得到后，其浓度就可如图所示求得。0.8吸收未知样品的吸收0.2-1og(1/1,) 0.1未知样品的浓度o43120浓度（ppm）图1.3校准曲线-3 -
- 3 - 1.2 光吸收率和原子密度之间的关系 当一定强度的光给予许多处于基态的原子时，部分的光被原子吸收。 原子密度决定吸收率。 图 1.2 原子吸收的原理 如图 1.2.，当强度 Io 的光照射到密度为 C 的原子蒸气上，蒸气的长度是 1 ，光 经过原子蒸气以后强度减弱为 I。 I 和 Io之间具有下列关系： (k：比例常数) 或 上述关系式称为 Lambert-Beer 定律 ， 值 为 吸收。 上述公式表明吸收正比于原子密度。 例如，当1，2 和 3 ppm 样品的吸收测定后，以浓度和吸收作图，得到如图 1.3. 的直线，以图象表示的吸收和浓度的关系称为校准曲线。 当一个未知样品的吸收得到后，其浓度就可如图所示求得。 图 1.3 校准曲线
1.3样品原子化的方法上述原理可应用到自由原子对光的吸收。“自由原子”意味着没有和其他原子结合的原子。然而，样品中要分析的元素并不一定处于自由状态，而常常于其他元素结合成为所谓的分子。例如，海水中的钠多数与氯结合形成NaCI（氯化钠分子。分子状态样品不能测定原子吸收，因为分子不吸收特定波长的光。这些结合的原子必须使用一些手段，切断相互的结合使之成为自由原子。这一过程称为原子化。最常用的原子化方法是热解离，即把样品加热到高温，使分子转换到自由原子。热解离方法又可分成火焰方法，采用化学火焰作为热源；和无火焰方法，采用非常小的电炉。a）火焰原子吸收用于原子化的火焰使用燃烧器产生，这是最普遍的方法。目前商品原子吸收装置作为标准配备几乎都有燃烧器。火焙Q?422.67nm的光??@空气7需化室样品溶液P1废液图1.4火焰原子吸收图1.4.是典型的燃烧器示意图。图中说明以氯化钙形式的含钙溶液样品的测定。样品首先通过雾化器雾化。大的水滴作为废液排放，只有细的雾粒在雾化室与燃气和助燃气混合送入火焰。当这些雾粒进入火焰中后，雾粒迅速蒸发产生细的氯化钙分子颗粒。这些颗粒在火焰中由于热的作用，氯化钙进一步离解成自由的钙原子和氯原子。-4-
- 4 - 1.3 样品原子化的方法 上述原理可应用到自由原子对光的吸收。“自由原子” 意味着没有和其他原子 结合的原子。然而，样品中要分析的元素并不一定处于自由状态，而常常于其他 元素结合成为所谓的分子。例如，海水中的钠多数与氯结合形成 NaCl (氯化钠) 分子。分子状态样品不能测定原子吸收，因为分子不吸收特定波长的光。 这些结合的原子必须使用一些手段，切断相互的结合使之成为自由原子。这一 过程称为原子化。最常用的原子化方法是热解离，即把样品加热到高温，使分子 转换到自由原子。热解离方法又可分成火焰方法，采用化学火焰作为热源；和无 火焰方法，采用非常小的电炉。 a) 火焰原子吸收 用于原子化的火焰使用燃烧器产生，这是最普遍的方法。目前商品原子吸收 装置作为标准配备几乎都有燃烧器。 图 1.4 火焰原子吸收 图 1.4. 是典型的燃烧器示意图。 图中说明以氯化钙形式的含钙溶液样品的测定。样品首先通过雾化器雾化。 大的水滴作为废液排放，只有细的雾粒在雾化室与燃气和助燃气混合送入火 焰。 当这些雾粒进入火焰中后，雾粒迅速蒸发产生细的氯化钙分子颗粒。这些 颗粒在火焰中由于热的作用，氯化钙进一步离解成自由的钙原子和氯原子