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第四章 原子吸收光谱法 Atomic Absorption Spectrometry (AAS) 第一节 概述 一、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； 思考题 如果光源辐射宽度比原子吸收线宽，原子吸收测量能否进行？ 怎样获得一束中心波长在 Na原子中心吸收波长位置（588.99 nm）的锐线辐射？ 你已经知道了原子吸收光谱分析的原理，你认为要用此原理实现原子浓度的测量方法，需要那些仪器组件？ 预混合型原子化器 燃气 助燃气 试样 预混合室 燃烧器 废液排放口 雾化器 雾化器 混合室 燃烧器 （1）气溶胶产生 雾化过程的关键是要产生直径足够小的气溶胶。对气动雾化器，产生气溶胶的平均直径与下列因素有关： 当液体流量小，Qg/QL 5000，第一项起支配作用 当液体流量大，Qg/QL 5000，第二项起支配作用 do= 0.5+597 0.45 1000 1.5 585 ?a- ? s ? ? (? ?)0.5 ? Qg QL 式中： ?a ： 气流速度； ? s：液体速度； ?： 表面张力； ? ：溶液密度； ? ：溶液粘度； QL ：溶液流量； Qg：气体流量； do：气溶胶平均直径 据实验： do 1 ?m 在火焰中通过 0.03 mm 就脱溶剂 do 30 ?m 在火焰中通过 30 mm 才脱溶剂 因此应创造条件，产生直径小于10 ?m 的气溶胶 IO 超声雾化产生的气溶胶平均直径分布范围窄，直径小，雾化效率高。但记忆效应大。 超声雾化的气溶胶直径计算公式为： do=（ ) ? ? 4 ?F2 1/ 3 F— 超声频率 火焰原子吸收的灵敏度目前受雾化效率制约，因为目前商品雾化器的雾化效率小于15%。 （2）燃烧过程 两个关键因素： 燃烧温度 火焰氧化-还原性 燃烧温度由火焰种类决定： 燃气 助燃气 温度（K） 乙炔 空气 2500 笑气 3000 氢气 空气 2300 火焰的氧化-还原性 火焰的氧化-还原性与火焰组成有关 化学计量火焰 贫燃火焰 富燃火焰 燃气=助燃气 燃气助燃气 燃气助燃气 中性火焰 氧化性火焰 还原性火焰 温度 中 温度 低 温度 高 适于多种元素 适于易电离元素 适于难解离氧化物 火焰的氧化-还原性还与火焰高度有关 火焰高度增加，氧化性增加 火焰高度对不同稳定性氧化物的影响 Mg Ag Cr A 火焰高度 MO+C=M+CO MX = M+X M=M+ + e M+O=MO 原子吸收分析中需要研究的条件之二： 火焰原子化条件的选择 火焰类型 燃气-助燃气比例 测量高度 2、石墨炉电热原子化 6mm 4mm 30 mm 石墨炉外型 石墨炉特性 ： （1）自由原子在吸收区停留时间长，达火焰的103倍 （2）原子化在Ar气气氛中进行，有利于氧化物分解 （3）原子化效率高，检出限比火焰低 （4）样品量小 缺点：基体干扰——管壁的时间不等温性——管内的 空间不等温性 实现等温原子化的措施： （1）采用里沃夫平台 （2）提高升温速率 石墨炉原子化采用程序升温过程 程序 干燥 灰化 原子化 清除 温度 稍高于沸点 800度左右 2500度左右 高于原子化温 度200度左右 目的 除去溶剂 除去易挥发 测量 清除残留物 基体有机物 T t 干燥 灰化 原子化 清除 原子吸收分析中需要研究的条件之三： 石墨炉原子化条件的选择 灰化、原子化 条件的选择 3、低温原子化 低温原子化是利用某些元素自身或其氢化物在低温下的易挥发性实现原子化的。例如 AsO33- +BH4- + H+ ? AsH3? AsH3? + _ 思考题 原子吸收空心阴极灯发射的是宽度很窄的锐线，也是待测元素的特征谱线，因此分光系统可以省略，这种说法对不对？ 三 、分光器 狭缝 光栅 反射镜 检测元件 作 用 —— 将所需要的共振吸收线分离出来 部 件 —— 狭 缝、反射镜、色散元件 要 求 —— 能分辨开 Ni 三线 Ni 230.003 nm Ni