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- 2018-05-23
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- 儀器設(shè)備PPT
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這是一個(gè)關(guān)于原子吸收光譜分析ppt,包括了原子吸收光譜分析概述,原子吸收光譜法基本原理,原子吸收分光光度計(jì),定量分析方法,干擾及其抑制,測(cè)定條件的選擇,靈敏度、特征濃度及檢出限等內(nèi)容,所謂原子吸收是指:氣態(tài)基態(tài)原子對(duì)于同種原子發(fā)射出來(lái)的特征光譜輻射具有吸收能力的現(xiàn)象。 要將原子吸收現(xiàn)象用于分析: 首先必須將試樣溶液中的待測(cè)元素原子化,同時(shí)還要有一個(gè)光強(qiáng)穩(wěn)定的光源,并能給出同種原子的特征光輻射。 然后根據(jù)吸光度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的關(guān)系曲線,計(jì)算出試樣中待測(cè)元素的含量。 二、原子吸收光譜分析的常規(guī)模式 §8-2 原子吸收光譜法基本原理一、原子吸收光譜的產(chǎn)生 正常情況下,原子處于基態(tài)。 當(dāng)有輻射通過(guò)自由原子蒸氣時(shí),若輻射的頻率等于原子中的電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)所需要的能量頻率時(shí),原子將從輻射場(chǎng)吸收能量,產(chǎn)生共振吸收,電子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),同時(shí)使輻射減弱產(chǎn)生原子吸收光譜。 各種元素的原子結(jié)構(gòu)不同,不同元素的原子從基態(tài)激發(fā)至第一激發(fā)態(tài)時(shí),吸收的能量也不同,所以各元素的共振線都不相同,而具有自身的特征性。 原子吸收光譜的頻率ν或波長(zhǎng)λ,由產(chǎn)生吸收躍遷的兩能級(jí)差ΔE決定: ΔE = hν= hc/λ 式中:h為普朗克常數(shù),c為光速。二、原子吸收譜線的輪廓與譜線變寬 原子吸收光譜線很窄,但并不是一條嚴(yán)格的理想幾何線,而是占據(jù)著有限的、相當(dāng)窄的頻率或波長(zhǎng)范圍,即譜線實(shí)際具有一定的寬度,具有一定的輪廓,歡迎點(diǎn)擊下載原子吸收光譜分析ppt哦。
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所謂原子吸收是指:氣態(tài)基態(tài)原子對(duì)于同種原子發(fā)射出來(lái)的特征光譜輻射具有吸收能力的現(xiàn)象。 要將原子吸收現(xiàn)象用于分析: 首先必須將試樣溶液中的待測(cè)元素原子化,同時(shí)還要有一個(gè)光強(qiáng)穩(wěn)定的光源,并能給出同種原子的特征光輻射。 然后根據(jù)吸光度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的關(guān)系曲線,計(jì)算出試樣中待測(cè)元素的含量。 二、原子吸收光譜分析的常規(guī)模式 §8-2 原子吸收光譜法基本原理一、原子吸收光譜的產(chǎn)生 正常情況下,原子處于基態(tài)。 當(dāng)有輻射通過(guò)自由原子蒸氣時(shí),若輻射的頻率等于原子中的電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)所需要的能量頻率時(shí),原子將從輻射場(chǎng)吸收能量,產(chǎn)生共振吸收,電子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),同時(shí)使輻射減弱產(chǎn)生原子吸收光譜。 各種元素的原子結(jié)構(gòu)不同,不同元素的原子從基態(tài)激發(fā)至第一激發(fā)態(tài)時(shí),吸收的能量也不同,所以各元素的共振線都不相同,而具有自身的特征性。 原子吸收光譜的頻率ν或波長(zhǎng)λ,由產(chǎn)生吸收躍遷的兩能級(jí)差ΔE決定: ΔE = hν= hc/λ 式中:h為普朗克常數(shù),c為光速。二、原子吸收譜線的輪廓與譜線變寬 原子吸收光譜線很窄,但并不是一條嚴(yán)格的理想幾何線,而是占據(jù)著有限的、相當(dāng)窄的頻率或波長(zhǎng)范圍,即譜線實(shí)際具有一定的寬度,具有一定的輪廓。譜線寬度的表示 I0為入射光強(qiáng) I為透射光強(qiáng) ν0為中心頻率 產(chǎn)生譜線寬度的因素 1.自然寬度 與原子發(fā)生能級(jí)間躍遷時(shí)激發(fā)態(tài)原子的有限壽命有關(guān),其寬度約在10-5nm數(shù)量級(jí); 2.多普勒變寬(熱變寬) 3.壓力變寬多普勒變寬 待測(cè)原子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng),會(huì)在檢測(cè)器和待測(cè)原子之間產(chǎn)生相對(duì)位移,從而引起測(cè)定結(jié)果的不準(zhǔn)確,宏觀效應(yīng)是譜線變寬,又稱做熱變寬。 其寬度約為10-3~ 10-2nm數(shù)量級(jí)。 壓力變寬體系中微粒(分子、原子、離子、電子等)和待測(cè)原子發(fā)生碰撞,使待測(cè)原子的能量狀態(tài)發(fā)生微小變化,導(dǎo)致發(fā)生躍遷所需的能量也隨之變化,所需吸收的譜線范圍也變寬。包括勞倫茲變寬和共振變寬。 其寬度也約為10-3 ~ 10-2nm 數(shù)量級(jí)。 三、原子吸收光譜的測(cè)量討論 2.峰值吸收測(cè)量法 在銳線光源半寬度范圍內(nèi),可以認(rèn)為原子的吸收系數(shù)為常數(shù),并等于中心波長(zhǎng)處的吸收系數(shù)。實(shí)際測(cè)量四、基態(tài)原子數(shù)與原子化溫度原子吸收光譜是利用待測(cè)元素的原子蒸氣中基態(tài)原子與特征譜線吸收之間的關(guān)系來(lái)測(cè)定的。需要考慮原子化過(guò)程中,原子蒸氣中基態(tài)原子N0與待測(cè)元素原子總數(shù)N之間的定量關(guān)系。熱力學(xué)平衡時(shí),激發(fā)態(tài)原子與基態(tài)原子符合Boltzmann分布定律: 1)溫度越高, Nj/N0值愈大。 2)在同一溫度下,電子躍遷的能級(jí)Ej越小,共振線波長(zhǎng)越長(zhǎng), Nj/N0值也愈大 常用的火焰溫度一般低于3000K,元素激發(fā)能一般低于10ev,大多數(shù)共振線的波長(zhǎng)小于600nm,因此對(duì)大多數(shù)元素來(lái)說(shuō), Nj/N0的數(shù)值均很小(<1%),即火焰中的激發(fā)態(tài)原子數(shù)遠(yuǎn)小于基態(tài)原子數(shù),也就是說(shuō)火焰中99%以上的原子處于基態(tài)。 五、定量基礎(chǔ) §8-3 原子吸收分光光度計(jì) 原子吸收分光光度計(jì)由光源、原子化系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)及檢測(cè)系統(tǒng)四個(gè)部分構(gòu)成。 一)光源 1.光源作用:輻射待測(cè)元素的特征光譜。 2.光源應(yīng)滿足的條件: 1)能輻射出半寬度比吸收線半寬度還窄的譜線,并且發(fā)射線的中心頻率應(yīng)與吸收線的中心頻率相同。 2)輻射的強(qiáng)度應(yīng)足夠大。 3)輻射光的強(qiáng)度要穩(wěn)定,且背景小。 3.空心陰極燈空心陰極燈是一種氣體放電管,包括一個(gè)陽(yáng)極和一個(gè)空心圓筒陰極。 二)原子化系統(tǒng) 原子化系統(tǒng)的作用是提供足夠的能量,使試液霧化、去溶劑、脫水、離解產(chǎn)生待測(cè)元素的基態(tài)自由原子。 常用的原子化方法有火焰原子化法和無(wú)火焰原子化法。 火焰原子化法是利用氣體燃燒形成的火焰來(lái)進(jìn)行原子化的;鹧嬖踊b置包括霧化器和燃燒器兩部分。 a)霧化器:將試樣溶液轉(zhuǎn)為霧狀。 b)霧化室:去除大霧滴并使氣溶膠均勻。 c)燃燒器:產(chǎn)生火焰并使試樣蒸發(fā)和原子化的裝置。對(duì)霧化室要求:霧滴與燃?xì)獬浞只旌,前測(cè)組分對(duì)后測(cè)組分的測(cè)定影響小,噪聲低、廢液排出快。 3.火焰:火焰的作用是將試液中的待測(cè)元素原子化;鹧鏈囟缺硎净鹧嬲舭l(fā)和分解不同化合物的能力,它主要取決于燃料和助燃?xì)獾姆N類及其流量。 1)火焰的組成:空氣—乙炔火焰:最高溫度約2300℃左右; N2O—乙炔火焰:溫度可達(dá)到3000 ℃左右;氧屏蔽空氣-乙炔火焰:新型的高溫火焰,大于2900K。 2)火焰的類型:貧燃焰:燃?xì)廨^少(燃助比小于化學(xué)計(jì)量)燃燒完全,溫度較高,又稱氧化性焰。 富燃焰:燃?xì)廨^多,燃燒不完全,溫度較低,具有還原性有利于易形成難離解氧化物的元素的測(cè)定;瘜W(xué)計(jì)量焰: 火焰種類 2H2 + O2 = 2H2O 燃?xì)?:助燃?xì)?2:1 中性 2mol 1mol 2:1 貧燃 1mol 1mol 1:1 富燃 3mol 1mol 3:1 無(wú)火焰原子化法:原子化效率高 常用的無(wú)火焰原子化裝置主要有電熱高溫石墨管、石墨坩堝、石墨棒等 三)光學(xué)系統(tǒng) 光學(xué)系統(tǒng)分為外光路系統(tǒng)(照明系統(tǒng))和分光系統(tǒng)。 分光系統(tǒng)主要由色散元件、反射鏡、狹縫等組成外光路系統(tǒng)使光源發(fā)出的共振線正確地通過(guò)被測(cè)試樣的原子蒸氣,并投射到單色器的狹縫上。分光系統(tǒng)的作用是將待測(cè)元素的共振線與鄰近譜線分開(kāi)四)檢測(cè)系統(tǒng) 檢測(cè)系統(tǒng)的作用是接受欲測(cè)量的光信號(hào),并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào),經(jīng)放大和運(yùn)算處理后,給出分析結(jié)果。 檢測(cè)系統(tǒng)包括檢測(cè)器、放大器、對(duì)數(shù)變換器、顯示裝置幾部分。 §8-4 定量分析方法 1.標(biāo)準(zhǔn)曲線法:配制一系列不同濃度的待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液,在選定的條件下分別測(cè)定其吸光度,以測(cè)得的吸光度A為縱坐標(biāo),濃度c為橫坐標(biāo)作圖,得到標(biāo)準(zhǔn)曲線。 再在相同條件下測(cè)定試液的吸光度,由標(biāo)準(zhǔn)曲線上就可求得待測(cè)元素的濃度或含量。 標(biāo)準(zhǔn)曲線法注意事項(xiàng) 1.配制標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí),應(yīng)盡量選用與試樣組成接近的標(biāo)準(zhǔn)樣品,并用相同的方法處理。如用純待測(cè)元素溶液作標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí),為提高測(cè)定的準(zhǔn)確度,可放入定量的基體元素,標(biāo)準(zhǔn)液與試樣溶液用相同的試劑處理。 2.所配標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度,應(yīng)在吸光度與濃度呈直線關(guān)系的范圍內(nèi) 3.每次測(cè)定前必須用標(biāo)準(zhǔn)溶液檢查,并保持測(cè)定條件的穩(wěn)定。 4.應(yīng)扣除空白值,為此可選用空白溶液調(diào)零。 2.標(biāo)準(zhǔn)加入法:取兩份體積相同的試樣溶液,設(shè)為A和B,在B中加入一定量的待測(cè)元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液,然后分別將A和B稀釋到相同體積,再分別測(cè)定其吸光度。 設(shè)A中待測(cè)元素的濃度為cx吸光度為Ax,B中待測(cè)元素濃度為cx+c0 (c0為加入的標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度),吸光度為A0,則: Ax=kcx A0=k(cx+c0) 兩式相比得: cx=c0×Ax/(A0-Ax) 由此式就可得到待測(cè)元素的含量。 §8-5 干擾及其抑制 原子吸收光譜法的主要干擾有物理干擾、化學(xué)干擾和光譜干擾三種類型。 一、物理干擾(physical interference) 物理干擾又稱基體效應(yīng),是指試液與標(biāo)準(zhǔn)溶液物理性質(zhì)有差異而產(chǎn)生的干擾。如粘度、表面張力或溶液的密度等的變化,影響樣品的霧化和噴入火焰的速度,引起原子吸收強(qiáng)度的變化從而引起的干擾。 消除辦法:配制與被測(cè)試樣組成相近的標(biāo)準(zhǔn)溶液或采用標(biāo)準(zhǔn)加入法。若試樣溶液的濃度高,還可采用稀釋法。 二、化學(xué)干擾(chemical interference) 化學(xué)干擾是由于被測(cè)元素原子與共存組份發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成穩(wěn)定的化合物,影響被測(cè)元素的原子化,而引起的干擾。消除化學(xué)干擾的方法:(1)選擇合適的原子化方法 提高原子化溫度,減小化學(xué)干擾.使用高溫火焰或提高石墨爐原子化溫度,可使難離解的化合物分解。 采用還原性強(qiáng)的火焰與石墨爐原子化法,可使難離解的氧化物還原、分解。(2)加入釋放劑(releasing agent) 釋放劑的作用是釋放劑與干擾物質(zhì)能生成比與被測(cè)元素更穩(wěn)定的化合物,使被測(cè)元素釋放出來(lái)。 2. 與共存元素的光譜線重疊引起的干擾 可選用待測(cè)元素的其它光譜線作為分析線,或者分離干擾元素來(lái)消除干擾。 3. 與原子化器有關(guān)的干擾 3.1 原子化器的發(fā)射 來(lái)自火焰本身或原子蒸氣中待測(cè)元素的發(fā)射。 儀器采用調(diào)制方式進(jìn)行工作,或可適當(dāng)增加燈電流,提高光源發(fā)射強(qiáng)度來(lái)改善倍噪比。 3.2 背景吸收(分子吸收) 來(lái)自原于化器(火焰或無(wú)火焰)的一種光譜干擾。它是由氣態(tài)分子對(duì)光的吸收以及高濃度鹽的固體微粒對(duì)光的散射所引起的。它是一種寬頻帶吸收。(包括火焰本體吸收、金屬鹽顆粒吸收、光散射損失) 背景校正方法 1、氘燈校正法 2、塞曼效應(yīng)校正法 §8-6 測(cè)定條件的選擇 1.分析線的選擇 一般選用共振線作分析線。 2.空心陰極燈電流 保正穩(wěn)定和適當(dāng)光強(qiáng)度輸出的條件下,盡量選用較低的工作電流。 3.火焰對(duì)于分析線在200nm以下的元素,不宜選用乙炔火焰。對(duì)于易電離的元素,宜選用低溫火焰。對(duì)于易生成難離解化合物的元素,則宜選用高溫火焰 4.燃燒器高度 對(duì)于不同的元素,自由原子的濃度隨火焰高度的分布是不同的。所以測(cè)定時(shí),應(yīng)調(diào)節(jié)其高度使光束從原子濃度最大處通過(guò)。 5.狹縫寬度 由于原子吸收光譜法譜線的重疊較少,一般可用較寬的狹縫,以增強(qiáng)光的強(qiáng)度。但當(dāng)存在譜線干擾和背景發(fā)射較大時(shí),則宜選用較小的狹縫寬度。 §8-7 靈敏度、特征濃度及檢出限 1. 靈敏度及特征濃度靈敏度:當(dāng)待測(cè)元素的濃度c或質(zhì)量m改變一個(gè)單位時(shí),吸光度A的變化量。在AAS中,常用特征濃度或特征質(zhì)量來(lái)表示靈敏度。 靈敏度的影響因素: a.待測(cè)元素本身的性質(zhì): 如難熔元素的靈敏度比普通元素靈敏度要低得多。 b.測(cè)定儀器的性能:如單色器的分辨率、光源的特性、檢測(cè)器的靈敏度等有關(guān)。 c.實(shí)驗(yàn)因素的影響:如霧化器效率等
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