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现代元素分析技术 元素成份分析技术 化学分析方法 以化学反应为基础的分析方法 滴定分析法（沉淀滴定，络合滴定，氧化还原滴定） 重量分析法 通过化学反应及一系列操作步骤使试样中的待测组分转化为另一种纯粹的、固定化学组成的化合物，再通过称量该化合物的重量，从而计算出待测组分的含量的方法 待测组分的含量一般在1％以上 元素成份分析技术 仪器分析方法 光学分析法（吸光光度法、红外吸收光谱法、紫外吸收光谱法、发射光谱法、原子吸收光谱法和荧光分析法等） 电化学分析法（电位分析法、电导分析法、电解分析法、库仑分析法和极谱分析法等） 色谱法、质谱法、核磁共振波谱法、电子探针和离子探针微区分析法等 元素成份分析技术 原子吸收光谱(AAS) 原子发射光谱(ICP-AES) 电感耦合等离子体质谱(ICP-MS) X射线荧光光谱(XRF) 电子显微探针分析 紫外可见光分光光度法 原子荧光(AFS) X射线光电子能谱(XPS) 二次离子质谱 离子色谱(IC) 中子活化分析(NAA) 阳极溶出伏安法、阴极溶出伏安法 有机元素分析（C、H、O、N、S) 原子吸收光谱法Atomic Absorption Spectrometry, AAS 历史 原子吸收光谱法是一种基于待测基态原子对特征谱线的吸收而建立的一种分析方法。这一方法的发展经历了3个发展阶段： 1、原子吸收现象的发现 1802年Wollaston发现太阳光谱的暗线 1859年Kirchhoff和Bunson解释了暗线产生的原因 4、原子吸收分析仪器的发展 随着原子吸收技术的发展,推动了原子吸收仪器的不断更新和发展 原子吸收光谱的特点 检测极限很低(火焰法:1 ng/ml；石墨炉:100-0.01 pg) 准确度好(火焰法：RSD 1%,石墨炉:3-5%) 选择性高(可测元素达70个,相互干扰很小) 难熔性元素，稀土元素和非金属元素 不能同时进行多元素分析 原子吸收光谱的产生 原子吸收是一个受激吸收跃迁的过程。当有辐射通过自由原子蒸气,且入射辐射的频率等于原子中外层电子由基态跃迁到较高能态所需能量的频率时,原子就产生共振吸收。原子吸收分光光度法就是根据物质产生的原子蒸气对特定波长光的吸收作用来进行定量分析。原子吸收光的波长通常在紫外和可见区。 原子吸收线的轮廓 自然宽度 由于激发态寿命有限,测不准原理,约为10-5nm 多普勒(Doppler)变宽 原子在空间作无规则热运动引起的变宽,原子质量越小,温度越高,宽化越明显变宽,可达10-3nm 劳伦兹变宽 指被测元素原子和其它粒子碰撞引起的变宽, 10-3nm 自吸变宽 Stark变宽:外加电场存在 Zeeman变宽:磁场存在 原子吸收光谱仪结构示意图 原子吸收仪器装置 光源系统 原子化器 单色器 检测器 空心阴极灯 锐线光源 I足够大,且主要是共振发射 背景要小 稳定,保证有足够的精度 光谱强度高,发射线附近不能有杂线 寿命长,工作电压低 原子化器 理想的原子化器:原子化效率高,不受浓度影响，再现性好,背景噪音低而且简单 常用两大类:火焰原子化 非火焰原子化 火焰原子化器 火焰原子化器工作流程 火焰的特点 火焰特点 化学计量火焰 定量性能好 富燃火焰 还原性，适合于易形成难解离氧化物 贫燃火焰 温度低，适合与易解离元素如碱金属 火焰特点 乙炔－空气 温度高，30多种元素 乙炔－氧化亚氮 温度高，难解离的氧化物，Ti、Al、Zr 70多种元素 氢－空气 温度低，适合短波区元素，As、Se、Sn、Zn等 火焰法的不足 火焰气体高度稀释样品 高温气体膨胀效应,使样品浓度降低 原子化效率低,雾化效率低,样品量大,不能做固体分析 火焰化学干扰 石墨炉原子化器 石墨炉原子化器 石墨炉特点 绝对灵敏度高，1000倍,0.01-1pg 取样量少，1-50微克 测量元素范围广 定量效果差，3-5% 氢化物原子化装置 As、Sb、Bi、Ge、Sn、Pb、Se、Te等元素，在通常使用的火焰原子吸收测定中，灵敏度很低，不能满足微量分析的要求。 可用氢化物原子化法来测定这些元素，采用强还原剂（KBH4或NaBH4)在盐酸溶液中与待测元素作用，生成气态氢化物，原子化后进行吸光度的测定。 例如: 分光系统 将所需要的共振吸收线分离出来 狭缝、反射镜、色散元件 标准曲线法 标准加入法 清除基体效应，但不能清除背景吸收，因为相同信号都加到测定值 斜率太小时（灵敏度差） 误差较大 原子吸收干扰与消除 物理干扰