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12原子吸收熒光光譜26、我們像鷹一樣,生來就是自由的,但是為了生存,我們不得不為自己編織一個籠子,然后把自己關在里面?!┤R索27、法律如果不講道理,即使延續(xù)時間再長,也還是沒有制約力的。——愛·科克28、好法律是由壞風俗創(chuàng)造出來的?!R克羅維烏斯29、在一切能夠接受法律支配的人類的狀態(tài)中,哪里沒有法律,那里就沒有自由?!蹇?0、風俗可以造就法律,也可以廢除法律?!ぜs翰遜12原子吸收熒光光譜12原子吸收熒光光譜26、我們像鷹一樣,生來就是自由的,但是為了生存,我們不得不為自己編織一個籠子,然后把自己關在里面?!┤R索27、法律如果不講道理,即使延續(xù)時間再長,也還是沒有制約力的?!獝邸た瓶?8、好法律是由壞風俗創(chuàng)造出來的?!R克羅維烏斯29、在一切能夠接受法律支配的人類的狀態(tài)中,哪里沒有法律,那里就沒有自由?!蹇?0、風俗可以造就法律,也可以廢除法律?!ぜs翰遜第12章原子吸收光譜法(AtomicAbsorptionSpectrometry,AAS)12.1概述12.2基本理論12.3AAS儀器及其組成12.4干擾及其消除方法12.5原子吸收分析方法12.6原子熒光光譜分析簡介分析對象為金屬元素;通用型方法;難實現多元素同時測定。12.1概述歷史:1802年,發(fā)現原子吸收現象;1955年,Australia物理學家WalshA將該現象應用于分析;60年代中期發(fā)展最快。AAS是基于氣態(tài)的基態(tài)原子外層電子對紫外光和可見光的吸收為基礎的分析方法。AAS與AES之比較:相似之處——產生光譜的對象都是原子,而且都是利用原子外層電子躍遷;不同之處——AAS是基于“基態(tài)原子”選擇性吸收光輻射能(h),并使該光輻射強度降低而產生的光譜(共振吸收線);AES是基態(tài)原子受到熱、電或光能的作用,原子從基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài),然后再返回到基態(tài)時所產生的光譜(共振發(fā)射線和非共振發(fā)射線)?!敖M塊”是由著名的美國心理學家GeorgeMiller提出的新詞匯,并最終發(fā)展為當前的“語塊”。近些年來,“語塊”備受國內外眾多學者的關注,其研究成果也表明“語塊”研究已經趨于成熟。其中,國內學者的重要研究方向為英語語塊,針對漢語語塊的相關研究少之又少,且研究成果分為漢語語塊的本體研究與語塊理論在對外漢語教學中的應用、啟示及價值研究這兩大方面。綜合來看,目前我國有關語塊在對外漢語教學中的應用研究還處于起步階段,本文即在現有漢語語塊研究的基礎上,繼續(xù)探討語塊在對外漢語教學中的應用策略。一、語塊的基本概況(一)?Z塊定義“語塊”起初稱為“組塊”,主要是用以表示個體信息構成的更大單位的成果,即信息加工的記憶過程。最早在語言研究中應用“組塊”概念的是學者Becher,其從語言學視角將“組塊”改為“詞塊”,之后Lewis又將其稱為“詞匯組塊”等。[1]人們對“語塊”的定義探索從未停止過,但無論如何定義“語塊”,大家都是從詞匯視角對其進行的研究。在眾多“語塊”定義中,Wray提出的“語塊”定義比較具有代表性,即一連串連貫的、不連貫的、預制的詞或者其他意義單位,都整體儲存在于記憶中,在使用時可以直接提取,不需要語法生成與分析。(二)語塊分類語塊理論的誕生主要是以英語語言作為基礎的。因而,語塊分類主要是針對英語開展的,但漢語語塊分類至今都沒有固定標準,但大致分類有:詞語組合。對外漢語中的常用語塊搭配數量很多,如根據作用發(fā)揮構成的語塊,像安排工作、安排住處、布置會場、瞻仰偉人等。[2]習慣用語。習慣性用語語塊還包括諺語語塊、熟語語塊以及成語語塊等,如雪中送炭、錦上添花、失敗是成功之母、螳臂當車等。特定詞語結構。例如,“不僅......而且”“只要......就”“不但......而且”等等。二、語塊在對外漢語教學中的作用(一)有助于引導教材編寫對外漢語中的語塊教學可以通過對常用句式或詞匯單位的反復講解與練習,達到讓對外漢語學生既能掌握漢語語法又能開展?jié)h語交際的教學目的。[3]因此,在編寫教材的過程中,有所側重地強化語塊指導與鍛煉,合理創(chuàng)建漢語語塊資料庫,能夠促使對外漢語教材簡要實用,最大程度避免語法教學和詞匯教學相互孤立的狀況,提升教材的靈活性與實用性。(二)有利于豐富教學方法對外漢語教學中慣用的傳統(tǒng)語法教學與交際教學法,分別存在的重語法輕交際、重交際輕語法的問題。當前應用到的語塊教學法并非是對傳統(tǒng)語法教學與交際教學的否定,而是對兩者的更好結合,有助于提升對外漢語學生的語用能力、語法能力以及詞匯水平。因此,語塊在對外漢語教學中的應用,能夠有效促進教學方法的多樣化。(三)有益于提升教學效果根據實踐檢驗發(fā)現,語塊教學法對國外學生學習漢語具有很大的幫助作用,教學效果非常明顯。比如,有助于降低母語對漢語學習造成的負遷移影響,提升學生漢語語言的聽、說、讀、寫等綜合能力,避免文化差異帶來的各種語言障礙等。另外,在對外漢語教學中應用語塊教學法還能激發(fā)學生的學習興趣,提升學生的積極性與自信心,增強對外漢語的教學質量與成效。三、語塊在對外漢語教學中的應用路徑(一)提升對外漢語教學的語塊意識語塊理論給予對外漢語教學的重要啟示就是記憶單元的轉換,把微小詞語單元逐步轉化成較大語塊,從而拓展短時記憶的儲存量,強化記憶效率。由于人腦處理信息的規(guī)模有限,因而為了持續(xù)接受新的信息,實現更高層次的教學目標,則需要將有待處理的信息逐步轉成“自動化”,以此騰出更多的容量空間來處理新信息。[4]因此,在對外漢語教學中,教師必須引導學生尋找與確定漢語語言材料中的具體語塊,營造濃厚的語境,對語塊實施充分練習。從中可以看出,提升對外漢語教學的語塊意識是有效應用語塊教學法的重要路徑。(二)科學整理常用的對外漢語語塊雖然語言體系中的語塊數量龐大,但如同常用詞、常用字在整個字詞系統(tǒng)中有限的數量一樣,經常應用到的語塊數量也是非常有限的。為進一步提升對外漢語教學效率,教師有必要結合每個語塊的使用頻率,按層級科學整理出常用的語塊表。但值得注意的是,整理出來的常用語塊不但要明確難度等級,而且還應區(qū)分書面語塊、口語語塊、固定語塊、彈性語塊以及功能語塊等,爭取做到語塊對外漢語教學法的效率最大化。(三)培養(yǎng)學生自主學習語塊的能力語言中蘊含的語塊數量不計其數,單憑教師的課堂講解與訓練遠遠不夠,這就使得培養(yǎng)對外漢語學生自主學習語塊的能力十分必要。譬如,Lewis提倡的從觀察、假設到驗證的語言學習模式,就是為了讓學生通過自主學習逐步掌握語塊,而非僅僅依靠教師進行講授。因此,在對外漢語教學中,教師應引導與鼓勵學生課后自主學習漢語語塊,即主動搜集各種漢語學習材料,包括口頭的與書面的等,并有意識的運用所學知識去分析、歸納與積累語塊,以此深化學生對漢語語塊的認知與理解,進而為提升學生的漢語應用能力奠定扎實的基礎??偠灾Z塊對外國學生的漢語應用能力提升具有重要功能。學生在學習漢語語言過程中累積的語塊越是豐富,其組塊能力就越強,在進行漢語聽、說、讀、寫時,短時記憶給大腦造成的負荷量也就越小,從而促使解碼速度進一步加快,理解與表達能力也就越強。所以,教師在對外漢語教學過程中,必須重視語塊的地位與作用,切實提升對外漢語學生的漢語綜合水平?!菊n程標準指出:培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力是美術教育的主要目標之一。這是教育事業(yè)發(fā)展的需要。一個民族的發(fā)展離不開創(chuàng)新精神。什么是創(chuàng)新精神?創(chuàng)新精神是人在創(chuàng)造活動中逐漸凝聚而成的一種膽識與氣魄。創(chuàng)新意識使人總想去創(chuàng)造,而創(chuàng)新精神則使人敢于創(chuàng)造、勇于創(chuàng)造。美術教學中,不僅要遵循教育教學的基本原則,還要遵循根據美術學科目的和教學規(guī)律提出的,它自身特有的原則,即:審美原則、直觀性原則、實踐性原則、創(chuàng)造性原則。那么,如何才能較好的遵循創(chuàng)造性原則呢?新教材為培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性提供了廣闊的空間,在美術教學中怎樣培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力?而美術教學本身又該如何創(chuàng)新?就此提出以下幾點做法。一、“教”中的創(chuàng)造性“學生不是一個需要填滿的罐子,而是一顆需要點燃的火種?!爆F代教學強調“用教材教”“授人以漁”,因此,教師必須創(chuàng)造性地進行教學。(一)激發(fā)興趣,進行創(chuàng)造性教學興趣是與大腦皮層中最大的興奮中心產生聯(lián)系的,興趣是人的一種帶趨向性的心理特征。一個人當他對某種事物發(fā)生興趣時,學習愿望總是在一定的情境中發(fā)生。例如,當今中學生,他們絕大多數都喜歡卡通電視,喜歡卡通漫畫里的藝術形象,借此,可以運用到課堂上創(chuàng)設情境激發(fā)學生興趣。為了輔導學生進行卡通繪畫創(chuàng)作,我準備了許多卡通繪畫范圖,給同學們在借鑒和改造別人的作品的基礎上大膽進行創(chuàng)作,讓自己的想法和觀點在作業(yè)中體現。學生們學習和創(chuàng)作的熱情高漲。除此之外還可以通過“做游戲”、“廣闊的知識界面”、“創(chuàng)作的實用性”、“引發(fā)好奇心”、“社會熱點”等方法途徑來激發(fā)學生興趣,提高創(chuàng)新能力。因此,教師要帶著飽滿的激情上課,用教師的興趣激發(fā)學生的興趣。比如在教學《角色游戲》一課時,我在課前設計了表演的動作,并請兩名學生合作表演,一下子調動了學生的積極性,所以很自然地積極地投入到面具設計制作的學習中去。在制作好面具之后,又鼓勵學生自編故事進行表演,這樣就連平時不愛動的學生也參與進來,取得了較好的教學效果。這說明在提高和發(fā)展興趣的基礎上使學生輕松愉快地進入學習狀態(tài)特別重要。(二)采用多種教學方法進行創(chuàng)造性教學參與教學、情景教學、直觀教學也是培養(yǎng)學生創(chuàng)造性能力的好方法。參與教學強調在教師指導下,學生創(chuàng)造性地運用已有的知識積極思維,發(fā)現問題、探索問題、解決問題。它體現了主動性、積極性和創(chuàng)造性的現代教學思想。如在上《讓畫動起來》一課時,分析動畫原理的時候,請學生表演走路的慢動作,并模仿鳥飛的慢動作等,學生模仿之后,請另一位同學畫出他的動作過程,學生們很快的找到了畫面動起來的規(guī)律,參與的熱情特別高。創(chuàng)設情景對發(fā)展學生的創(chuàng)造力有很重要的作用,在一定的情景之中可以激發(fā)學生的想像力。如我教《我們的節(jié)日》時,組織學生準備了用紙箱自制的大蛋糕、卡紙做的大蠟燭、自制小禮品等小道具,將課堂布置成派對現場,讓學生在場景中再現過六一的節(jié)日場面。學生們表演的欲望被調動起來,表現出了非凡的創(chuàng)造力。我在《重復的魔力》一課教學時運用了直觀法:用大量的自制教具讓學生欣賞,這種最直觀的形式,不僅開闊了學生的視野,也培養(yǎng)了學生的想象力,使學生們學得很有興趣。(三)美術教學與相關文化相結合任何美術作品都不可能孤立存在,它一定與其他藝術形式有著密切的關系。如《端午節(jié)》一課,不僅學會了精美的彩粽制作,還可以讓學生們了解更多的過端午節(jié)的民俗,如賽龍舟、掛香包、洗艾葉澡,吃粽子、飲雄黃酒、懸鐘馗像等,通過學習,不僅了解了中國的民俗文化,也豐富了美術文化,開闊了學生的文化視野。二、“學”中的創(chuàng)造性教學過程是師生共同參與的過程?,F代教學弘揚的是人的主體性。因此,美術教學中開展探究式的學習方式,最能突出學生的主體地位,也最具創(chuàng)造性,這包括個性化學習、合作學習及綜合性學習。(一)個性化學習現代教學提倡教師鼓勵學生用自己的方式探索、思考問題。在學習《人類的朋友》一課時,我讓學生搜集關于動物的圖片。學生找來了各種自己喜歡的動物圖片,激發(fā)了學生的情感,把喜愛小動物的情感融進了作業(yè)里。同時也做到讓每一個學生都真正參與教學過程。(二)合作性學習合作性學習這種學習方式更有利于發(fā)展每一位學生的創(chuàng)造潛能,提高學習效率。按照傳統(tǒng)的教學模式,我們學習《時間的表情》就是讓學生設計一個鐘表。新的教育理念啟發(fā)了我,要發(fā)揮學生的想像力和創(chuàng)造性。我把學生分成四組,在設計公司招聘鐘表設計師這樣的情境下,每組學生根據自己對鐘表的理解設計競聘,使學生以一種競爭的形式展開制作。有的組設計了動物造型的鐘表;有的組設計了幾何圖形的鐘表;有的組設計了車輪造型、花卉造型的鐘表,可見學生的想像力是非常豐富的。通過這些活動培養(yǎng)了學生的創(chuàng)造性,促進了師生間、生生間的合作。(三)綜合性學習美術教學中教師要引導學生運用多種方式培養(yǎng)學生收集、加工信息的能力。我在課余興趣小組活動中組織學生在電腦課上制作了許多簡單的課件,這樣,既培養(yǎng)了動手能力,又大大輔助了課堂教學。三、教師的創(chuàng)造性創(chuàng)造性教育更需要富有創(chuàng)造性的教師,作為一名美術教師,除了具備必要的專業(yè)知識外,更重要的還要具有創(chuàng)造意識和實踐能力。只有具備創(chuàng)新意識的老師才能夠教出有創(chuàng)新意識的學生。綜上所述,創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)需要有創(chuàng)造性的教師來培養(yǎng)。只有我們的教師在教學中真正樹立了創(chuàng)新的意識,學生的創(chuàng)造意識才能得以培養(yǎng),其創(chuàng)造個性才能得以張揚。第12章原子吸收光譜法(AtomicAbsorptionSpectrometry,AAS)12.1概述12.2基本理論12.3AAS儀器及其組成12.4干擾及其消除方法12.5原子吸收分析方法12.6原子熒光光譜分析簡介分析對象為金屬元素;通用型方法;難實現多元素同時測定。12.1概述歷史:
1802年,發(fā)現原子吸收現象;1955年,Australia物理學家WalshA將該現象應用于分析;60年代中期發(fā)展最快。
AAS是基于氣態(tài)的基態(tài)原子外層電子對紫外光和可見光的吸收為基礎的分析方法。AAS與AES之比較:相似之處——產生光譜的對象都是原子,而且都是利用原子外層電子躍遷;不同之處——AAS是基于“基態(tài)原子”選擇性吸收光輻射能(h),并使該光輻射強度降低而產生的光譜(共振吸收線);
AES是基態(tài)原子受到熱、電或光能的作用,原子從基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài),然后再返回到基態(tài)時所產生的光譜(共振發(fā)射線和非共振發(fā)射線)。AAS特點:1)靈敏度高:火焰原子法,ppm級,有時可達ppb級;石墨爐可達10-9—10-14(ppt級或更低).2)準確度高:FAAS的RSD可達1~3%。3)干擾小,選擇性極好;4)測定范圍廣,可測70種元素。不足:多元素同時測定有困難;對非金屬及難熔元素的測定尚有困難;對復雜樣品分析干擾也較嚴重;石墨爐原子吸收分析的重現性較差。12.2基本理論一、基態(tài)原子數與總原子數的關系待測元素在進行原子化時,其中必有一部分原子吸收了較多的能量而處于激發(fā)態(tài)。據熱力學原理,當在一定溫度下處于熱力學平衡時,激發(fā)態(tài)原子數與基態(tài)原子數之比服從Boltzmann分配定律:可見,Ni/N0的大小主要與“波長”及“溫度”有關。即a)當溫度保持不變時:激發(fā)能(h)小或波長長,Ni/N0則大,即波長長的原子處于激發(fā)態(tài)的數目多;但在AAS中,波長不超過600nm。換句話說,激發(fā)能對Ni/N0的影響有限!b)溫度增加,則Ni/N0大,即處于激發(fā)態(tài)的原子數增加;且Ni/N0隨溫度
T增加而呈指數增加。二、原子譜線輪廓以頻率為,強度為I0的光通過原子蒸汽,其中一部分光被吸收,使該入射光的光強降低為I:
據吸收定律,得其中K為一定頻率的光吸收系數。(和基態(tài)原子的數目有關)注意:K不是常數,而是與譜線頻率或波長有關。由于任何譜線并非都是無寬度的幾何線,而是有一定頻率或波長寬度的,即譜線是有輪廓的!因此將K作為常數而使用此式將帶來偏差!原子蒸汽lhI0
I
根據吸收定律的表達式,以I~和K-分別作圖得吸收強度與頻率的關系及譜線輪廓??梢娮V“線”是有寬度的。圖中:K—吸收系數;K0—最大吸收系數;0,0—中心頻率或波長(由原子能級決定);,—譜線輪廓半寬度(K0/2處的寬度);三、譜線變寬因素(Linebroadening)1.自然變寬無外界因素影響時譜線具有的寬度。其大小為(K為激發(fā)態(tài)壽命或電子在高能級上停留的時間,10-7-10-8s)原子在基態(tài)和激發(fā)態(tài)的壽命是有限的。電子在基態(tài)停留的時間長,在激發(fā)態(tài)則很短。由海森堡測不準(HeisenbergUncertaintyprinciple)原理,這種情況將導致激發(fā)態(tài)能量具有不確定的量,該不確定量使譜線具有一定的寬度N(10-5nm),即自然寬度。該寬度比光譜儀本身產生的寬度要小得多,只有極高分辨率的儀器才能測出,故可勿略不計。
2.Doppler變寬:它與相對于觀察者的原子的無規(guī)則熱運動有關。又稱熱變寬。
光子觀測光子觀測(0+D)(0-D)可見,Doppler變寬
與譜線波長、相對原子質量和溫度有關,
多在10-3
nm數量級3.壓變寬(Pressureeffect)吸收原子與外界氣體分子之間的相互作用引起的變寬,又稱為碰撞(Collisionalbroadening)變寬。它是由于碰撞使激發(fā)態(tài)壽命變短所致。外加壓力越大,濃度越大,變寬越顯著。可分為a)Lorentz變寬:待測原子與其它原子之間的碰撞。變寬在10-3nm。b)Holtzmark變寬:待測原子之間的碰撞,又稱共振變寬;但由于
AAS分析時,待測物濃度很低,該變寬可勿略。外界壓力增加——譜線中心頻率0位移、形狀和寬度發(fā)生變化——
發(fā)射線與吸收線產生錯位——影響測定靈敏度;溫度在1500-30000C之間,壓力為1.01310-5Pa——熱變寬和壓變寬有相同的變寬程度;火焰原子化器——壓變寬為主要;石墨爐原子化器——熱變寬為主要。4.場致變寬5.自吸與自蝕四、積分吸收與峰值吸收系數1.積分吸收在原子吸收光譜中,無論是光源輻射的發(fā)射線還是吸收線都有一定的寬度,亦即吸收定律(A=Kl)中的K不是常數,而是一定頻率范圍內的積分值,或稱其為積分吸收:
式中,e為電子電荷;m為電子質量;f為振子強度,它是受到激發(fā)的每個原子的平均電子數,與吸收幾率成正比。此式說明,在一定條件下,“積分吸收”只與基態(tài)原子數成正比而與頻率及產生吸收線的輪廓無關。只要測得積分吸收值,即可求出基態(tài)原子數或濃度。因此AAS法是一種不需要標準比較的絕對分析方法!
2.峰值吸收1955年,Walsh指出,在溫度不太高時,當發(fā)射線和吸收線滿足以下兩個條件,即:
當e
a時,發(fā)射線很窄,發(fā)射線的輪廓可認為是一個矩形,則在發(fā)射線的范圍內各波長的吸收系數近似相等,即K=K0,因此可以“峰值吸收”代替“積分吸收”:上式中K0是一個與基態(tài)原子數目相關的物理量,K0=K*C上式表明,當用銳線光源作原子吸收測定時,所得A與原子蒸氣中待測元素的基態(tài)原子數成正比。3.銳線光源根據Walsh的兩點假設,發(fā)射線必須是“銳線”(半寬度很小的譜線)。1)銳線半寬很小,銳線可以看作一個很“窄”的矩形;2)二者中心頻率相同,且發(fā)射線寬度被吸收線完全“包含”,即在可吸收的范圍之內;可見,Walsh的理論為AAS光源設計具有理論指導意義。
0I吸收線發(fā)射線峰值吸收的測量6.3AAS儀器及其組成
AAS儀器由光源、原子化系統(tǒng)(類似樣品容器)、分光系統(tǒng)及檢測系統(tǒng)。原子吸收儀器結構示意圖空心陰極燈原子化器單色儀檢測器原子化系統(tǒng)霧化器樣品液廢液切光器助燃氣燃氣一、光源及光源調制對AAS光源的要求:a)發(fā)射穩(wěn)定的共振線,且為銳線;b)強度大,沒有或只有很小的連續(xù)背景;c)操作方便,壽命長。1.空心陰極燈(HollowCathodeLamp,HCL)組成:陽極(吸氣金屬如W,Ni,Ti或Ta)、空心圓筒形(使待測原子集中)陰極(內襯待測元素或其化合物)、低壓惰性氣體(Ar或Ne,譜線簡單、背景小)。工作過程:高壓直流電(300V)---陰極電子---撞擊隋性原子---電離(二次電子維持放電)---正離子---轟擊陰極---待測原子濺射----聚集空心陰極內并因碰撞而被激發(fā)----待測元素特征共振發(fā)射線(特征譜線)。影響譜線性質之因素:電極材料、電流、充氣種類及壓力。電流越大,光強越大,但過大則譜線變寬且強度不穩(wěn)定;充入低壓惰性氣體可防止與元素反應并減小碰撞變寬。二.原子化器(Atomizer)原子化器是將樣品中的待測組份轉化為基態(tài)原子的裝置。1.火焰原子化器由四部分組成:a)噴霧器;b)霧化室c)燃燒器d)火焰a)噴霧器:將試樣溶液轉為霧狀。要求穩(wěn)定、霧粒細而均勻、霧化效率高、適應性高(可用于不同比重、不同粘度、不同表面張力的溶液)。b)霧化室:內裝撞擊球和擾流器(去除大霧滴并使氣溶膠均勻)。將霧狀溶液與各種氣體充分混合而形成更細的氣溶膠并進入燃燒器。
c)燃燒器:產生火焰并使試樣蒸發(fā)和原子化的裝置。有單縫和三縫兩種形式,其高度和角度可調(讓光通過火焰適宜的部位并有最大吸收)。燃燒器質量主要由燃燒狹縫的性質和質量決定(光程、回火、堵塞、耗氣量)。d)火焰火焰分焰心(發(fā)射強的分子帶和自由基,很少用于分析)、內焰(基態(tài)原子最多,為分析區(qū))和外焰(火焰內部生成的氧化物擴散至該區(qū)并進入環(huán)境)。燃燒速度:混合氣著火點向其它部分的傳播速度。當供氣速度大于燃燒速度時,火焰穩(wěn)定。但過大則導致火焰不穩(wěn)或吹熄火焰,過小則可造成回火。天然氣-空氣火焰火焰的燃助比:任何一種火焰均可按燃氣與助燃氣的比例分為三類具不同性質的火焰:1)化學計量型:指燃助比近似于二者反應的計量關系,又稱中性火焰。溫度高、穩(wěn)定、干擾小、背景低,適于大多數元素分析;2)富燃火焰:燃氣比例較大的火焰(燃助比大于化學計量比)。燃燒不完全、溫度略低,具還原性,適于難分解的氧化物的元素分析。但干擾較大、背景高。3)貧燃火焰:助燃氣大于化學計量的火焰。溫度最低,具氧化性,適于易解離和易電離的元素,如堿金屬。2.石墨爐原子化器(GraphitefurnaceAtomizer)石墨爐組成包括電源、保護系統(tǒng)和石墨管三部分。1)電源:10~25V,500A。用于產生高溫。2)保護系統(tǒng):保護氣(Ar)分成兩路管外氣——防止空氣進入,保護石墨管不被氧化、燒蝕。管內氣——流經石墨管兩端及加樣口,可排出空氣并驅除加熱初始階段樣品產生的蒸汽。冷卻水——金屬爐體周圍通水,以保護爐體。3)石墨管:多采用石墨爐平臺技術。如前圖b),在管內置一放樣品的石墨片,當管溫度迅速升高時,樣品因不直接受熱(熱輻射),因此原子化時間相應推遲。或者說,原子化溫度變化較慢,從而提高重現性。另外,從經驗得知,當石墨管孔隙度小時,基體效應和重現性都得到改善,因此通常使用裂解石墨作石墨管材。原子化過程原子化過程可分為四個階段,即干燥、灰化、原子化和凈化:干燥溫度oC時間,t凈化原子化灰化虛線:階梯升溫實線:斜坡升溫干燥:去除溶劑,防樣品濺射;灰化:使基體和有機物盡量揮發(fā)除去;原子化:待測物化合物分解為基態(tài)原子,此時停止通Ar,延長原子停留時間,提高靈敏度;凈化:樣品測定完成,高溫去殘渣,凈化石墨管。思考:試比較FAAS和GFAAS的優(yōu)缺點?。≒134)優(yōu)點:原子化程度高,試樣用量少(1~100μL),可測固體及粘稠試樣,靈敏度高,檢測限可低達10-12g/L。缺點:精密度差,測定速度較慢,操作不夠簡便,裝置復雜。
3.低溫原子化(或稱化學原子化)
包括汞蒸汽原子化和氫化物原子化。1)汞蒸汽原子化(測汞儀)將試樣中汞的化合物以還原劑(如SnCl2)還原為汞蒸汽,并通過Ar或N2將其帶入吸收池進行測定。例如:水樣中無機汞和有機汞的測定步驟如下。a)25mL樣品+SnCl2--------Hg----------吹入載氣N2------AAS測定,得到“無機汞”;b)25mL樣品+過量KMnO4---轉化有機汞為無機汞---吹入載氣—AAS測定,得到“總汞”;c)總汞-無機汞=有機汞。氫化物原子化測定示意圖2)氫化物原子化原理:可將待測物從在一定酸度條件下,將試樣以還原劑(NaBH4)還原為元素的氣態(tài)氫化物,并通過Ar或N2將其帶入熱的石英管內原子化并測定(右圖)??捎糜贏s,Pb,Hg,Sb,Se等元素的測定。優(yōu)點:大量基體中分離出來,DL比火焰法低1-3個數量級,選擇性好且干擾也小。三、分光系統(tǒng)同其它光學分光系統(tǒng)一樣,原子吸收光度計中的分光系統(tǒng)亦包括出射、入射狹縫、反射鏡和色散原件(多用光柵)。單色器的作用在于將空心陰極燈陰極材料的雜質發(fā)出的譜線、惰性氣體發(fā)出的譜線以及分析線的鄰近線等與共振吸收線分開。必須注意:在原子吸收光度計中,單色器通常位于光焰之后,這樣可分掉火焰的雜散光并防止光電管疲勞。由于銳線光源的譜線簡單,故對單色器的色散率要求不高(線色散率為10~30?/mm)。
四、檢測器:使用光倍增管并可直接得到測定的吸收度信號(詳見前述)。6.4干擾及其消除一、物理干擾來源:試樣粘度、表面張力的不同使其進入火焰的速度或噴霧效率改變引起的干擾。消除:可通過配制與試樣具有相似組成的標準溶液或標準加入法來克服。
二、化學干擾來源:Analytes(Targetspecies)與共存元素發(fā)生化學反應生成難揮發(fā)的化合物所引起的干擾,主要影響原子化效率,使待測元素吸光度的降低。消除:1.加入釋放劑:SO42-、PO43-對Ca2+的干擾----加入La(III)、Sr(II)---釋放Ca2+;2.加入保護劑(配合劑):
PO43-對Ca2+的干擾---加入EDTA----CaY
(穩(wěn)定但易破壞)。含氧酸中Mg和Al形成MgAl2O4---使A急劇下降-----加8-羥基喹啉作保護劑。3.加入緩沖劑或基體改進劑:主要對GFAAS。例如加入EDTA可使Cd的原子化溫度降低。4.化學分離:溶劑萃取、離子交換、沉淀分離等三、電離干擾來源:高溫導致原子電離,從而使基態(tài)原子數減少,吸光度下降。消除:加入消電離劑(主要為堿金屬元素化合物),產生大量電子,從而抑制待測原子的電離。如大量KCl的加入可抑制Ca的電離,
KK+eCa++eCa四、光譜干擾1.譜線重疊干擾:由于光源發(fā)射銳線,因此,譜線重疊干擾較少;如發(fā)生重疊干擾,則要求儀器可分辨兩條波長相差0.1?的譜線。消除:另選分析線。如V線(3082.11?)對Al線(3082.15?)的干擾;多譜線的元素產生的譜線之間的干擾等。2.非吸收線干擾:來自被測元素自身的其它譜線或光源中雜質的譜線。消除:減小狹縫和燈電流或另選分析線。3.火焰的直流發(fā)射:火焰的連續(xù)背景發(fā)射,可通過光源調制消除。4.火焰背景干擾來自燃燒氣的背景干擾
寬帶吸收:火焰生成物的分子受激產生的寬帶光譜對入射光的吸收;
粒子散射:火焰中粒子對光的散射。消除:以上兩種干擾方式都產生正誤差(A增加)。因干擾主要來自燃燒氣,因此可通過空白進行校正。來自樣品基體的背景干擾
寬帶吸收:樣品基體中分子或其碎片的形成、有機溶劑分子或其碎片對光的吸收,如CaOH分子寬帶對Ba線的干擾。
粒子散射:一些高濃度的元素,如Ti,Zr,W的氧化物,它們的氧化物具有分餾效應且直徑較大,可對光產生散射;有機溶劑的不完全燃燒產生的微粒碳也會對光產生散射。消除:更換燃氣(如用N2O);改變測量參數(T,燃助比);加入輻射緩沖劑(Radiationbuffer)。如果知道干擾來源,可在標準液和樣品中加入同樣且大量的干擾物質。1)鄰近非共振線背景校正(Thetwo-linecorrectionmethod)參比譜線選擇:參比線與測量線很近(保證二者經過的背景一致)待測物基態(tài)原子不吸收參比線。參比線是待測原子的非共振線或光源內惰性氣體元素的譜線。
因為共振線(此時為分析線)的總吸光度AT包括基態(tài)原子的吸收A和背景吸收AB,即AT=A+AB通過測量共振線旁的“鄰近線”的吸收,得到AB此時得到凈吸收度A=AT-AB12基態(tài)原子+背景ABAT1為共振線;2為鄰近線由于很難找到符合上述條件的“鄰近線”,故此法應用較少。2)連續(xù)光源背景校正(Thecontinuum-sourcecorrectionmethod)切光器使銳線源和氘燈源交替進入原子化器。然后分別測定吸光值:
A銳=A+AB
A氘=a+AB=AB則A=A銳-AB=A銳-A氘式中a為基態(tài)原子對連續(xù)光源的吸光值,因待測原子濃度很低,相對而言,a可勿略。紫外區(qū)用氘燈;可見光區(qū)用碘鎢燈或氙燈。評論:盡管很多儀器均帶有這種扣背景裝置,但其性能并不理想!主要原因在于:連續(xù)光源和切光器可降低S/N;原子化焰中氣相介質和粒子分布不均,對兩個光源的排列要求極高;大多儀器裝配的D燈不適于可見光區(qū)(I太?。?。6.5原子吸收分析方法一、測量條件優(yōu)化1.分析線的選擇
通常選共振線(最靈敏線或且大多為最后線),但不是絕對的。如Hg185nm比Hg254nm靈敏50倍,但前者處于真空紫外區(qū),大氣和火焰均對其產生吸收;共振線Ni232nm附近231.98和232.12nm的原子線和231.6nm的離子線,不能將其分開,可選取341.48nm作分析線。此外當待測原子濃度較高時,為避免過度稀釋和向試樣中引入雜質,可選取次靈敏線!2.Slit寬度選擇調節(jié)Slit寬度,可改變光譜帶寬(=SD),也可改變照射在檢測器上的光強。一般狹縫寬度選擇在通帶為0.4~4.0nm的范圍內,對譜線復雜的元素如Fe、Co和Ni,需在通帶相當于1?或更小的狹縫寬度下測定。3.燈電流選擇燈電流過小,光強低且不穩(wěn)定;燈電流過大,發(fā)射線變寬,靈敏度下降,且影響光源壽命。選擇原則:在保證光源穩(wěn)定且有足夠光輸出時,選用最小燈電流(通常是最大燈電流的1/2~2/3),最佳燈電流通過實驗確定。4.原子化條件火焰原子化:火焰類型(溫度-背景-氧/還環(huán)境);燃助比(溫度-氧/還環(huán)境);燃燒器高度(火焰部位-溫度);石墨爐原子化:升溫程序的優(yōu)化。具體溫度及時間通過實驗確定。干燥——105oC除溶劑,主要是水;灰化——基體,尤其是有機質的去除。在不損失待測原子時,使用盡可能高的溫度和長的時間;原子化——通過實驗確定何時基態(tài)原子濃度達最大值;凈化——短時間(3~5s)內去除試樣殘留物,溫度應高于原子化溫度。二、測量方法1.標準曲線法標液配制注意事項:合適的濃度范圍;扣除空白;標樣和試樣的測定條件相同;每次測定重配標準系列。2.標準加入法:主要是為了克服標樣與試樣基體不一致所引起的誤差(基體效應)。注意事項:須線性良好;至少四個點(在線性范圍內可用兩點直接計算);只消除基體效應,不消除分子和背景吸收;斜率小時誤差大。3.內標法優(yōu)點:消除氣體流量、進樣量、火焰濕度、樣品霧化率、溶液粘度以及表面張力等的影響,適于
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