原子吸收光谱法

实用标准文案精彩文档第4章原子吸收光谱法【4-1】解释下列名词。（1）原子吸收；（2）谱线变宽；（3）自然变宽；（4）多普勒变宽；（5）压力变宽；（6）积分吸收；（7）峰值吸收；（8）光谱通带。答：（1）原子吸收：（2）谱线变宽：由仪器或辐射源性质引起的谱线宽度增加。（3）自然变宽：在无外界影响的情况下，谱线具有一定的宽度，称为自然变宽。（4）多普勒变宽：由于辐射原子处于无规则的热运动状态，因此，辐射原子可以看成运动着的波源，这一不规则的热运动与观测器两者间形成相对位移运动，使谱线变宽，即多普勒变宽。（5）压力变宽：凡是非同类微粒(电子、离子、分子、原子等)相互碰撞或同种微粒相互碰撞所引起的谱线变宽统称为压力变宽。（6）积分吸收：在原子吸收光谱分析中，原子蒸气所吸收的全部能量。（7）峰值吸收：采用发射线半宽度比吸收线半宽度小得多且发射线的中心与吸收线中心一致的锐线光源，测出峰值吸收系数，来代替测量积分吸收系数的方法。（8）光谱通带：仪器出射狭缝所能通过的谱线宽度。【4-2】何谓原子吸收光谱法？答：原子吸收光谱法是利用待测元素的基态原子对其共振辐射光(共振线)的吸收进行分析的方法。它的特点是：(1)准确度高；(2)灵敏度高；(3)测定元素范围广；(4)可对微量试样进行测定；(5)操作简便，分析速度快。【4-3】画出原子吸收光谱仪结构方框图，并注明各大部分的名称及主要作用。答：原子吸收光谱仪主要由光源、原子化器、分光系统和检测系统4部分组成，其结构方框图如图所示。（1）光源的作用是发射待测元素的共振辐射。（2）原子化器的作用是提供足够的能量，使试液雾化、去溶剂、脱水、解离产生待测元素的基态自由原子。（3）分光系统的作用是分离谱线，把共振线与光源发射的其他谱线分离开并将其聚焦到光电倍增管实用标准文案精彩文档上。（4）检测系统的作用是接受欲测量的光信号，并将其转化为电信号，经放大和运算处理后给出分析结果。【4-4】画出空心阴极灯结构示意图，并说明在AAS中为什么要用空心阴极灯。答：示意图如下：不同元素的空心阴极灯能发出特征谱线，激发火焰中待测原子，然后经光电倍增管接收，放大，数据处理,得到结果。【4-5】何谓峰值吸收测量法？峰值吸收测量的必要条件是什么？答：在温度不太高的稳定火焰条件下，峰值吸收系数K0与待测元素的基态原子浓度N0之间也存在着简单的线性关系，并可以利用半宽很窄的锐线光源来准确测定K0值，这样N0值可以由测定K0而得到，这种方法就称为峰值吸收法；峰值吸收测量的必要条件是：（1）必须使通过吸收介质的发射线的中心频率0,e与吸收线的中心频率0,a严格一致，即0,0,ea；（2）必须要求发射线的半宽度e远远小于吸收线的半宽度a，即 ea；（3）使用锐线光源。【4-6】写出原子吸收光谱法定量分析的基本关系式并指出其应用条件。【4-7】简述对原子吸收光谱仪的光源进行调试的意义及其方式。【4-8】石墨炉原子化法的工作原理是什么？与火焰原子化法相比较，有什么优缺点？为什么？答：石墨炉原子化器是将一个石墨管固定在两个电极之间而制成的，在惰性气体保护下以大电流通过石墨管，将石墨管加热至高温而使样品原子化。与火焰原子化相比，在石墨炉原子化器中，试样几乎可以全部原子化，因而测定灵敏度高。对于易形成难熔氧化物的元素，以及试样含量很低或试样量很少时非常适用。缺点：共存化合物的干扰大，由于取样量少，所以进样量及注入管内位置的变动会引起误差，因而重现性较差。【4-9】简述石墨炉电热程序中每一程序的作用是什么。实用标准文案精彩文档答：石墨炉的升温程序及各步骤的作用如下：（1）干燥——蒸发样品中溶剂或水分；（2）灰化——除去样品比分析元素化合物易挥发的基体物质；（3）原子化——使分析元素化合物离解成原子；（4）净化——除去残留的杂质。【4-10】何谓分析方法的检出限？检出限和灵敏度有何区别与联系？如何测得检出限？答：灵敏度是指当被测元素浓度或含量改变一个单位时吸收值的变化量。检出限是指能以适当的置信度被检出的元素的最小浓度（又称相对检出限）或最小量（又称绝对检出限）。检出限和灵敏度是密切相关的两个量，灵敏度愈高检出限愈低，但两者的含义不同，此外检出限明确测定的可靠程度，能够表征分析方法的最大检出能力。【4-11】原子吸收光谱分析中干扰是怎么产生的？简述消除各种干扰的方法。答：干扰及其消除方法有：（1）物理干扰物理干扰是指试样在转移、蒸发过程中任何物理因素变化而引起的干扰效应.属于这类干扰的因素有：试液的粘度、溶剂的蒸汽压、雾化气体的压力等.物理干扰是非选择性干扰,对试样各元素的影响基本是相似的.配制与被测试样相似的标准样品，是消除物理干扰的常用的方法。在不知道试样组成或无法匹配试样时，可采用标准加入法或稀释法来减小和消除物理干扰。（2）化学干扰化学干扰是指待测元素与其它组分之间的化学作用所引起的干扰效应，它主要影响待测元素的原子化效率，是原子吸收分光光度法中的主要干扰来源。它是由于液相或气相中被测元素的原子与干扰物质组成之间形成热力学更稳定的化合物，从而影响被测元素化合物的解离及其原子化。消除化学干扰的方法有：化学分离；使用高温火焰；加入释放剂和保护剂；使用基体改进剂等。（3）电离干扰在高温下原子电离,使基态原子的浓度减少，引起原子吸收信号降低，此种干扰称为电离干扰。电离效应随温度升高、电离平衡常数增大而增大，随被测元素浓度增高而减小。加入更易电离的碱金属元素，可以有效地消除电离干扰。（4）光谱干扰光谱干扰包括谱线重叠、光谱通带内存在非吸收线、原子化池内的直流发射、分子吸收、光散射等。当采用锐线光源和交流调制技术时，前3种因素一般可以不予考虑，主要考虑分子吸收和光散射地影响，它们是形成光谱背景的主要因素。实用标准文案精彩文档（5）分子吸收干扰分子吸收干扰是指在原子化过程中生成的气体分子、氧化物及盐类分子对辐射吸收而引起的干扰。光散射是指在原子化过程中产生的固体微粒对光产生散射，使被散射的光偏离光路而不为检测器所检测，导致吸光度值偏高。【4-12】简述氘灯校正背景技术的工作原理及其特点。答：（1）工作原理是：在垂直于锐线光源和原子化器之间增加了氘灯光源与切光器，氘灯在发射连续光谱，通过切光器的频率，让锐线光源所发射的特征谱线和一定光谱通带氘灯所发射的谱线分时通过原子化器，当特征谱线进入原子化器时，原子化器中的基态原子核外层电子对它进行吸收,同时也产生分子吸收和光散射背景吸收，检测得到原子吸收(A1)和背景吸收(A2)的总吸收(A)，A=A1+A2。当氘灯所发射的谱线进入原子化器后，宽带背景吸收要比窄带原子吸收大许多倍，此时原子吸收可忽略不计，检测只获得背景吸收(A2)。根据光吸定律加和性，两束谱线吸收结果差:A1=A-A2，T得到扣除背景吸收以后的原子吸收(A1)。（2）特点：它是火焰原子化法。石墨炉原子化法和低温原子化法都可以采用的背景校正技术，且灵敏度高,动态线性范围宽,但仅对紫外光谱区(350nm)有效。【4-13】简述塞曼效应校正背景技术的工作原理及其特点。答：（1）工作原理：利用锐线光源所发射的特征谱线被偏振成垂直于磁场的特征偏振谱线.通过在石墨炉原子化器上施加恒定强度电磁场，使待测元素原子核外层电子的吸收谱线裂分为和，-。当通过垂直于磁场的和-时,检测器检测到背景吸收(A2)，当通过平行于磁场的时,检测器检测到原子吸收(A1)和背景吸收(A2)的总吸收(A)，两种吸收结果的差：A1=A-A2，就得到扣除背景吸收以后的原子吸收。特点：因石墨炉原子化器的背景吸收比火焰原子化法更严重，它是石墨炉原子化法必须采用的背景吸收校正技术之一。【4-14】为什么说原子荧光现象是原子吸收现象的逆过程？【4-15】什么是荧光量子效率与荧光猝灭？答：荧光效率又称为荧光量子产率，是指激发态分子发射荧光的光子数与基态分子吸收激发光的光子数之比。荧光猝灭是指荧光物质分子与溶剂分子之间发生猝灭，荧光猝灭分为静态猝灭和动态猝灭。【4-16】原子荧光光谱法的特点是什么？【4-17】画出色散型原子荧光光谱仪的结构框图，并说明它和原子吸收光谱仪的主要区别是什么？答：结构框图如下：实用标准文案精彩文档它和原子吸收光谱仪的主要区别在于光源不同。【4-18】试从方法原理、特点和应用范围等方面对AES，AAS和AFS做一详细的比较。【4-19】欲测定下列物质，应选用哪一种原子光谱法，并说明理由。（1）血清中锌和镉（11Zn2μgmLCd0.003μgmL，）；（2）鱼肉中汞的测定（1μgmLx）；（3）水中砷的测定（1μgmLx）；（4）矿石中La，Ce，Pr，Nd，Sm的测定（0.00%~0.%xx）；（5）废水中Fe，Mn，Al，Ni，Co，Cr的测定（1μgmL~0.%x）解：（1）选原子荧光光谱法；（2）选原子荧光光谱法或原子吸收光谱法；（3）选原子荧光光谱法或原子吸收光谱法；（4）选原子发射光谱法；（5）选ICP—AES或原子吸收光谱法。【4-20】Mg原子的核外层电子31S0→31P1跃迁时吸收共振线的波长为285.21nm，计算在2500K时其激发态和基态原子数之比。解:Mg原子的电子跃迁由31S0→31P1，则0 igg／=3跃迁时共振吸收波长λ=285.21nm-348919    6.6310310285.3110?   6.9710iEhcJ／（）（）（）激发态和基态原子数之比：00 iEkTiiNNgge／／＝（／）其中：0 igg／=3实用标准文案精彩文档iEkT／=-6.97×10-19÷〔1.38×10-23×2500〕代入上式得：Ni／N0＝5.0×10-9【4-21】原子吸收光谱仪单色器的倒线色散率为1.5nmmm-1，欲测定Si251.61nm的吸收值，为了消除多重线Si251.43nm和Si251.93nm的干扰，宜选用的狭缝宽度为多少？解：∵S1=W1/D=（251.61-251.43）/1.5=0.12mmS2=W2/D=（251.92-251.61）/1.5=0.21mm由于S1S2，所以应采用小于0.12mm的狭缝。【4-22】用原子吸收法测定元素M时，由一份未知试样得到的吸光度读数为0.435，在9mL未知液中加入1mL100μgmL-1的M标准溶液。这一混合液得到的吸光度读数为0.835，问未知试液中M的质量浓度是多少？解：0.435xxxAkckc0911000.83519xxssxxscVcVcAkkVV解得xc=9.8μgmL-1。【4-23】用原子吸收光谱法分析尿样中的铜，分析线为324.8nm。用标准加入法，分析结果列于下表中，试计算样品中铜的质量浓度。加入铜的质量浓度/-1μgmL吸光度值A0（试样）0.2802.00.4404.00.6006.00.7578.00.912解：根据所给数据绘制出吸光度与储备溶液的体积的关系曲线，再将其外推至与横坐标相交于B点，查表得样品中铜的浓度为3.5-1μgmL。实用标准文案精彩文档024680.20.30.40.50.60.70.80.91.0Ac/(g/mL)【4-24】制成的储备溶液含钙-1μg01mL.，取一系列不同体积的储备溶液于50mL容量瓶中，以蒸馏水稀释至刻度。取5mL天然水样品于50mL容量瓶中，并以蒸馏水稀释至刻度。上述系列溶液的吸光度的测量结果列于下表，试计算天然水中钙的质量浓度。储备溶液的体积（mL）吸光度（A）1.000.2242.000.4473.000.6754.000.9005..001.122稀释的天然水溶液0.475123450.20.40.60.81.01.2AV/mL解：根据所给数据绘制出吸光度与储备溶液的体积的关系曲线，由图查得稀释的天然水溶液浓度为2.12mL储备溶液相对应，所以天然水溶液中钙的质量浓度为：实用标准文案精彩文档-12.120.1500.0424505CacmgmL【4