凌悅菲儀器分析技術(shù)Contents目1項目2:離子膜燒堿生產(chǎn)輔助試劑質(zhì)量檢驗2子項目1:工業(yè)硫酸中鐵含量的測定（原子吸收）錄項目2:離子膜燒堿生產(chǎn)輔助試劑質(zhì)量檢驗子任務(wù)1：認識原子吸收分光光度法

1子任務(wù)2：認識原子吸收分光光度計

2子任務(wù)3：學(xué)習(xí)原子吸收分光光度計的使用

31.

概述

原子吸收現(xiàn)象：原子蒸氣對其原子共振輻射吸收的現(xiàn)象；1802年人們已發(fā)現(xiàn)原子吸收現(xiàn)象；1955年以前，一直未用于分析化學(xué)，為什么？

澳大利亞物理學(xué)家WalshA（瓦爾西）發(fā)表了著名論文：《原子吸收光譜法在分析化學(xué)中的應(yīng)用》奠定了原子吸收光譜分析法的基礎(chǔ)，之后迅速發(fā)展。子任務(wù)1：認識原子吸收分光光度法

原子吸收光譜分析法的特點特點：(1)檢出限低，10-9～10-12

g·mL-1。(2)準確度高，1%～5%。(3)選擇性高，一般情況下共存元素不干擾。(4)應(yīng)用廣，可測定70多個元素（各種樣品中）。局限性：

難熔元素、非金屬測定困難、不能同時測多元素。子任務(wù)1：認識原子吸收分光光度法

1.2

原子吸收光譜分析的基本原理基態(tài)

第一激發(fā)態(tài),吸收一定頻率的輻射能量。產(chǎn)生共振吸收線（簡稱共振線）吸收光譜激發(fā)態(tài)

基態(tài)發(fā)射出一定頻率的輻射。產(chǎn)生共振吸收線（也簡稱共振線）發(fā)射光譜特征輻射基態(tài)元素M激發(fā)態(tài)M*特征吸收

E子任務(wù)1：認識原子吸收分光光度法

子任務(wù)1：認識原子吸收分光光度法

激發(fā)態(tài)：原子或分子吸收一定的能量后，電子被激發(fā)到較高能級但尚未電離的狀態(tài)。激發(fā)態(tài)一般是指電子激發(fā)態(tài)，氣體受熱時分子平動能增加，液體和固體受熱時分子振動能增加，但沒有電子被激發(fā)，這些狀態(tài)都不是激發(fā)態(tài)。當(dāng)原子或分子處在激發(fā)態(tài)時，電子云的分布會發(fā)生某些變化，分子的平衡核間距離略有增加，化學(xué)反應(yīng)活性增大。子任務(wù)1：認識原子吸收分光光度法

原子吸收光譜法的定量依據(jù)：光源發(fā)射的待測元素的特征譜線，通過原子化器中待測元素的原子蒸汽時，部分被吸收，透過部分經(jīng)分光系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)可測得特征譜線被吸收的程度，即吸光度。根據(jù)吸收定律，在一定條件下原子吸收的吸光度與試樣中待測元素的濃度之間存在如下關(guān)系：

A＝Kc圖1原子吸收測定定量依據(jù)子任務(wù)2：認識原子吸收分光光度計

圖2原子吸收分光光度計子任務(wù)2：認識原子吸收分光光度計

儀器工作流程（工作流程動畫）圖3原子吸收儀器工作流程圖

試液噴射成細霧與燃氣混合后進入燃燒的火焰中，被測元素在火焰中轉(zhuǎn)化為原子蒸汽。氣態(tài)的基態(tài)原子吸收從光源發(fā)射出的與被測元素吸收波長相同的特征譜線，使該譜線的強度減弱，再經(jīng)分光系統(tǒng)分光后，由檢測器接收。產(chǎn)生的電信號，經(jīng)放大器放大，由顯示系統(tǒng)顯示吸光度或光譜圖。子任務(wù)2：認識原子吸收分光光度計

原子吸收分光光度法與紫外-可見分光光度法：基于物質(zhì)對紫外和可見光的吸收而建立的分析方法，屬于吸收光譜分析。原子吸收分光光度法紫外-可見分光光度法吸光物質(zhì)狀態(tài)光譜形狀基態(tài)原子蒸氣溶液中分子或離子線狀光譜帶狀光譜分析方法子任務(wù)2：認識原子吸收分光光度計

儀器主要組成部件光源檢測系統(tǒng)原子化系統(tǒng)分光系統(tǒng)圖4原子吸收分光光度計的組成子任務(wù)2：認識原子吸收分光光度計1.光源（1）光源的作用：是發(fā)射待測元素的特征光譜，供測量用。（2）要求（保證峰值吸收的測量）①能發(fā)射待測元素的特征譜線。②發(fā)射的共振輻射的半寬度要明顯小于吸收線的半寬度。③輻射光強度大，背景低，低于特征共振輻射強度的1%。④穩(wěn)定性好，30min內(nèi)漂移不得超過1%，噪聲小于0.1%。⑤使用壽命長。（3）種類：空心陰極燈、無極放電燈、蒸汽放電燈、激光光源。應(yīng)用最多的是空心陰極燈和無極放電燈。子任務(wù)2：認識原子吸收分光光度計無極放電燈無極放電燈是由一個數(shù)厘米長、直徑5-12厘米的石英玻璃圓管制成。管內(nèi)裝入數(shù)毫克待測元素或揮發(fā)性鹽類，如金屬、金屬氯化物或碘化物等，抽成真空并充入壓力為67-200Pa的惰性氣體氬或氖，制成放電管，將此管裝在一個高頻發(fā)生器的線圈內(nèi)，并裝在一個絕緣的外套里，然后放在一個微波發(fā)生器的同步空腔諧振器中。這種燈的強度比空心陰極燈大幾個數(shù)量級，沒有自吸，譜線更純。子任務(wù)2：認識原子吸收分光光度計（3）空心陰極燈①構(gòu)造

外觀：燈腳、玻璃管、石英透光窗陰極：待測元素金屬或合金陽極：鎢棒上鑲鈦絲或鉭片內(nèi)充氣體：幾百帕低壓惰性氣體（氖或氬）②工作原理

在高壓電場作用下，陰極燈開始輝光放電，電子從空心陰極燈高速射向陽極，電子與周圍惰性氣體碰撞使之電離，產(chǎn)生的惰性氣體的陽離子在電場作用下被加速，猛烈撞擊陰極內(nèi)壁，使陰極表面的自由原子被濺射出來，濺射出的金屬原子又受到這些電子、正離子、氣體原子的撞擊被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，但很快又從激發(fā)態(tài)返回到基態(tài)，并同時輻射出該元素的特征譜線。子任務(wù)2：認識原子吸收分光光度計③空心陰極燈工作條件a.燈電源必須穩(wěn)定。應(yīng)有高質(zhì)穩(wěn)壓電源，采用脈沖供電方式。b.使用前要預(yù)熱，使燈的發(fā)光強度達到穩(wěn)定。c.燈電流：大小合適，不能超過“最大燈電流”，在保證靈敏度和穩(wěn)定性的前提下，使用盡可能低的燈電流。d.燈在點燃后可從燈的陰極輝光的顏色判斷燈的工作是否正常：充氖氣的燈為橙紅色，從氬氣的燈為淡紫色，汞燈為藍色。燈內(nèi)有雜質(zhì)氣體存在時，陰極輝光顏色變淡。e.放置不用的燈應(yīng)定期通電，即在工作電流下點燃1h。在通電加熱時，吸氣劑能吸掉燈內(nèi)釋放出的各種雜質(zhì)氣體，以減少燈的背景發(fā)射。f.使用元素?zé)魰r，應(yīng)輕拿輕放。燈點亮后要蓋好燈室蓋，測量過程不要打開。低熔點燈用完后，要燈冷卻后才能移動。子任務(wù)2：認識原子吸收分光光度計原子化系統(tǒng)（組成和工作原理)（1）作用：是將試樣中的待測元素轉(zhuǎn)化為原子蒸氣。（2）種類:試樣中被測元素原子化的方法主要有火焰原子化法和非火焰原子化法兩種。（3）要求：必須具有足夠高的原子化效率，必須具有良好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，操作簡單。

（4）組成：霧化器、預(yù)混合室、燃燒器燃燒器預(yù)混合室霧化器子任務(wù)2：認識原子吸收分光光度計

①霧化器：作用是將試液霧化成微小的霧滴。

②預(yù)混合室：作用是除去大霧滴；使氣溶膠與燃氣、助燃氣充分混合均勻后進入燃燒器以減小對火焰的擾動，降低噪聲。

③燃燒器：作用是使燃氣在助燃氣的作用下形成火焰，使進入火焰的試樣微粒原子化。火焰試樣霧滴在火焰中，經(jīng)蒸發(fā)、干燥、離解（還原）等過程產(chǎn)生大量基態(tài)原子。

火焰溫度的選擇：

（a）保證待測元素充分離解為基態(tài)原子的前提下，盡量采用低溫火焰。（b）火焰溫度越高，產(chǎn)生的熱激發(fā)態(tài)原子越多。（c）火焰溫度取決于燃氣與助燃氣類型，常用空氣-乙炔最高溫度2600K能測35種元素。子任務(wù)2：認識原子吸收分光光度計

火焰類型：化學(xué)計量火焰（中性火焰）：燃氣與助燃氣比例與化學(xué)反應(yīng)計量關(guān)系相近。

溫度高，干擾少，穩(wěn)定，背景低。測量堿金屬除外的元素富燃火焰（還原性火焰）：

燃氣大于化學(xué)計量的火焰，燃燒不完全，測定較易形成難熔氧化物的元素，如Mo、Cr稀土等。貧燃火焰（氧化性火焰）：

助燃氣大于化學(xué)計量的火焰，火焰溫度低，氧化性氣氛，適用于堿金屬測定。子任務(wù)2：認識原子吸收分光光度計子任務(wù)2：認識原子吸收分光光度計火焰種類及對光的吸收：

選擇火焰時，還應(yīng)考慮火焰本身對光的吸收。根據(jù)待測元素的共振線，選擇不同的火焰，可避開干擾：例：As的共振線193.7nm由圖可見，采用空氣-乙炔火焰時，火焰產(chǎn)生吸收，而選N2O

-乙炔火焰則較好?？諝?乙炔火焰：最常用；可測定30多種元素。N2O-乙炔火焰：火焰溫度高，可測定的增加到70多種。子任務(wù)2：認識原子吸收分光光度計原子化過程試樣在火焰原子化系統(tǒng)中的物理化學(xué)過程：試液—霧化—進入火焰—蒸發(fā)、干燥—熱解離（或還原）—基態(tài)原子火焰原子化法的優(yōu)缺點

優(yōu)點：操作簡便，重現(xiàn)性好，有效光程大，對大多數(shù)元素又較高靈敏度，因此引用廣泛。

缺點：火焰原子化法原子化效率低，靈敏度不夠高，而且一般不能直接分析固體樣品，只可以液體進樣。子任務(wù)2：認識原子吸收分光光度計

1.作用

將待測元素的共振線與鄰近線分開。

2.組件

色散元件（棱鏡、光柵），凹凸鏡、狹縫等。3.單色器性能參數(shù)（1）線色散率（D）

兩條譜線間的距離與波長差的比值ΔX/Δλ。實際工作中常用其倒數(shù)Δλ/ΔX（2）分辨率

儀器分開相鄰兩條譜線的能力。用該兩條譜線的平均波長與其波長差的比值λ/Δλ表示。（3）通帶寬度（W）

指通過單色器出射狹縫的某標稱波長處的輻射范圍。當(dāng)?shù)股⒙剩―）一定時，可通過選擇狹縫寬度（S）來確定：W=D

S子任務(wù)2：認識原子吸收分光光度計分光系統(tǒng)主要由檢測器、放大器、對數(shù)變換器、顯示記錄裝置組成。1.檢測器將單色器分出的光信號轉(zhuǎn)變成電信號。2.放大器將光電倍增管輸出的弱信號，經(jīng)電子線路進一步放大。3.對數(shù)變換器光強度與吸光度之間的轉(zhuǎn)換。4.顯示、記錄

原子吸收計算機工作站檢測系統(tǒng)子任務(wù)2：認識原子吸收分光光度計子任務(wù)3：學(xué)習(xí)原子吸收分光光度計的使用

目的儀器與試劑操作步驟（操作動畫）/yqfx/analysis/glossary/dhsy_2.htm配制鎂標準溶液開機選擇設(shè)置測量條件點火測量標準和試樣吸光度關(guān)機結(jié)束工作

總結(jié)1.知識目標：1）原子吸收光譜分析法的基本原理；原子吸收值與待測元素的定量關(guān)系；2）原子吸收分光光度計的基本組成部分及各組成部分的作用；各組成部件的要求、種類、基本結(jié)構(gòu)和工作原理，儀器使用方法。

2.能力目標1）標準貯備溶液和標準工作溶液的配制；2）儀器操作使用；3）數(shù)據(jù)處理軟件的使用操作。4）可燃氣體、高壓鋼瓶、電器的安全操作TAS-990型原子吸收分光光度計操作規(guī)程1.打開電腦。2.打開主機電源。3.雙擊AAWin1.2圖標。4.選擇聯(lián)機后確定進行自檢。5.等自檢完成后進行元素?zé)暨x擇(選擇工作燈和預(yù)熱燈)。選擇鎂元素為工作燈。6.根據(jù)向?qū)崾居媚J的參數(shù)和峰值進行尋峰操作。7.點擊中進行燃氣流量的調(diào)整，燃燒器位置調(diào)整，讓光路通過燃燒縫的正上方。8.點擊圖標設(shè)置樣品。9.點擊圖標進行參數(shù)設(shè)置。分析線：285.2nm；光譜通帶：0.4nm；空心陰極燈電流：2mA；乙炔流量：2000mL/minTAS-990型原子吸收分光光度計操作規(guī)程燃燒器高度：5mm。10.檢查水封。向排水安全槽內(nèi)倒入少量水至有水從排水管內(nèi)流出。11.打開空氣壓縮機電源（壓力0.25-0.3MPa）。12.打開乙炔氣瓶開關(guān)（壓力調(diào)節(jié)到0.05MPa左右）。鋼瓶壓力到0.4MPa時更換乙炔鋼瓶，純度大于99.9%。13.點擊圖標。14.點擊圖標進行能量自