卫生化学原子吸收分光光度法

'第六章原子吸收分光光度法第一节基本原理第二节原子吸收光谱仪器及其组成第三节定量分析方法第四节原子吸收分光光度法的干扰及其抑制方法第五节原子吸收分光光度法的实验技术及应用实例 第六章原子吸收分光光度法第六章原子吸收分光光度法概述：原子吸收分光光度法（atomicabsorptionspectro-photometry,AAS）1.AAS概念：通过测量样品蒸气中基态原子对特征谱线吸收程度建立的定量分析方法2.AAS的发展：20世纪50年代提出由walsh创立。3.AAS与UV-Vis的比较：(1)对象：(2)吸收谱线类型：(3)样品池：(4)光源：(5)单色器位置：4.AAS法优点：灵敏度高、选择性和好、干扰少。不足：不利多元素同时测定；BP易形成化合物元素灵敏度低；复杂样品预处理。 第一节基本原理一、原子吸收光谱的产生及共振线二、谱线轮廓及谱线展宽三、原子吸收值与原子浓度的关系 第一节基本原理一、原子吸收光谱的产生及共振线1.原子吸收光谱的产生：原子吸收辐射能，其电子由基态跃迁到激发态，原子对辐射能的选择吸收而产生的光谱。2.原子吸收光谱的特点：（1）分布于紫外可见光区不连续线光谱；（2）较发射光谱简单、干扰少。3.共振线：电子由基态跃迁到第一激发态吸收光能而产生吸收谱线。第六章原子吸收分光光度法 二、谱线轮廓及谱线展宽1.谱线轮廓：原子吸收光谱线有相当窄的频率或波长范围，即有一定宽度，称为谱线宽度。I-γ表示方法：中心频率γ0；谱线轮廓中，吸收系数极大值所对应的频率。半宽度γ：吸收系数极大值一半处，谱线轮廓两点间频率或波长的距离。2谱线展宽原因：自然线宽、热展宽（多普勒）、碰撞展宽。第六章原子吸收分光光度法 I0K0/2KK00I0I~（吸收强度与频率的关系）吸收线轮廓K~（谱线轮廓）吸收系数轮廓根据吸收定律的表达式，以I~和K-分别作图得吸收强度与频率的关系及谱线轮廓。可见谱线是有宽度的。图中：K—吸收系数；K0—最大吸收系数；0，0—中心频率或波长(由原子能级决定)；，—谱线轮廓半宽度（K0/2处的宽度）；第六章原子吸收分光光度法 三、原子吸收值与原子浓度的关系1.积分吸收：在吸收线轮廓内，吸收系数所包括的积分吸收。它表示吸收的全部能量。即吸收线下的全部面积。积分吸收与原子蒸汽中的吸收辐射的原子数成正比。2.峰值吸收：直接测量吸收线轮廓的中心频率(或中心波长)所对应的峰值吸收系数（K）,而确定蒸气中原子的浓度。实际工作中：原子吸收的测定，是以一定强度的单色光I0通过原子蒸汽，测其透光强度I。符合光学定律。第六章原子吸收分光光度法 3.吸收值与浓度关系：当实验条件一定时，N正比于待测元素浓度吸光度与待测元素浓度成线性关系，通过测A,求C。A=K’C(3000K时，Nj≈N0)第六章原子吸收分光光度法 在一定的条件下，试液中被测组分的浓度c与N成正比：N＝acK，a均为常数，令K′＝aK，则A＝K′LcA∝c原子吸收遵循朗伯-比耳定律：吸光系数光程：光经过原子蒸气的距离火焰中被测元素的基态原子数A＝KLac 锐线光源：能发射出半宽度很窄的谱线的光源。其发射线的半宽度比吸收谱线的半宽度小得多，约为吸收谱线宽度的1/5。第六章原子吸收分光光度法 空心阴极灯原子化器单色仪检测器原子化系统雾化器样品液第二节原子吸收光谱仪器及其组成AAS仪器由光源、原子化系统（类似样品容器）、分光系统及检测系统。废液切光器助燃气燃气原子吸收仪器结构示意图第六章原子吸收分光光度法 第二节原子吸收分光光度计结构：光源、原子化系统、分光系统、检测系统四部分。一、光源：发射待测元素基态原子所吸收的特征共振线。要求：发射线半宽度小；强度大；光强稳定性好，使用寿命长。种类：1.空心阴极灯；2.无极放电灯；3.蒸汽放电灯。第六章原子吸收分光光度法 二、原子化器：将待测元素转变成能吸收辐射共振线的基态原子。要求：原子化效率高；稳定性和重现性好；操作简单和低干扰。原子化过程：试样——干燥——蒸发——原子化。（一）火焰原子化器：原子化能力取决于原子化温度及气体组成。火焰原子化法：利用化学火焰固有的温度、气温等特性，使待测元素原子化的方法。1.优点：简便、快速、稳定性好、精密度高。缺点：原子化效率低、用样量多。第六章原子吸收分光光度法 2.结构：组成：雾化器、雾化室、燃烧器。（1）雾化器：试样雾化。要求：喷雾稳定/雾滴小、雾化效率高。原理：影响雾滴形成因素：样液物理性质、助燃气压力、流速等（2）雾化室：雾滴、燃气、助燃气混合；雾滴排除，减小记忆。（3）燃烧器：形成火焰，试液燃烧、蒸发、原子化3.火焰状态：贫燃、化学计量性、富燃。第六章原子吸收分光光度法 第六章原子吸收分光光度法 （二）石墨炉原子化器：（1500-3000℃）1.无焰原子化法：利用电热、等离子体、激光等方法原子化。2.石墨原子化：（1）优点：原子化效率高；样量少；灵敏度高。（2）缺点：基体效应大，重现性差（比火焰）。3.结构：石墨管。长40mm/内径5mm/外径8mm4.工作过程：干燥、灰化、原子化、高温净化。（三）氢化物发生原子化器：原理：试样在酸中被NaBH4还原为气态氢化物而进行原子化。优点：基体干扰小、简便、快速。缺点：精密度差（比火焰）第六章原子吸收分光光度法 三、分光系统：把共振线与灯的杂质、惰性气体及邻近谱线分开。阻止原子化过程产生的杂散光干扰，防止光电管的疲劳。组成：色散元件、反射镜、狭缝。四、检测系统：将分光系统的光信号变成电信号、放大、显示.组成：检测器、放大器、读数装置。五、原子吸收分光光度计类型：1.单道单光束型；2.单道双光束型；3.双道双光束型第六章原子吸收分光光度法 第三节定量分析方法一、标准曲线法：绘制A—C曲线。适于快速、大批简单、相似样品分析二、标准加入法：又称直线外推法。适于基体复杂试样方法：Cx、Cx+Co、Cx+C1、Cx+C2等，作图A-C0~2.优点：消除基体干扰（物理干扰），不扣除背景吸收，需样量大。注意：1.Cx=C0至少采用四点2.A在线性关系区域3.曲线斜率太小误差大第六章原子吸收分光光度法 第四节原子吸收分光光度法的干扰及其抑制方法一、光谱干扰：光谱线重叠引起的干扰。消除方法：减小狭缝；另选分析线；分离干扰元素。二、电离干扰：待测元素电离，基态原子数减小，A降低消除方法：加入更易电离的元素（消电离剂）。三、化学干扰：待测元素与共存组分发生化学反应生成稳定的化合物,原子化效率降低。使结果偏低。分析的主要干扰。第六章原子吸收分光光度法 消除方法：加释放剂；保护剂；缓冲剂；1、加释放剂：与干扰组分形成更难挥发物。2、保护剂：与待测元素形成稳定物。3、缓冲剂：加过量干扰元素（缓冲剂）于试样和标液中四、物理干扰：试液物理性质变化引起的干扰。消除方法：采用标准加入法，稀释样液。五、背景吸收：原子化器连续光谱的干扰。分子吸收、光的散射、折射和火焰气体。消除方法：另选分析线，氘灯背景校正。第六章原子吸收分光光度法 第五节原子吸收分光光度法的实验技术及应用实例一、分析条件的选择1.分析线：选共振线；选最适波长谱线。2.狭缝宽度：选去除临近干扰谱线的最大狭缝。3.灯电流：保证光强稳定、合适的最低灯电流。4.原子化条件：火焰原子化：火焰类型、燃烧头高度、雾化器调节。石墨炉原子化：温度、时间。第六章原子吸收分光光度法 二、进样技术：脉冲进样、原子捕集技、流动注射技术三、探针原子化技术四、灵敏度和检出限（一）灵敏度：单位被测物含量改变引起测量信号变化。S=dA/dC特征浓度：1%吸收(A=0.0044)所对应的被测物浓度。分析灵敏度（二）检出限：定义：更好反映仪器的性能（灵敏度和噪声），越低，分析方法或仪器性能越好，检出能力强。第六章原子吸收分光光度法 五、应用实例空气样品Pb、Hg、Mn、Co；水样Pb、Hg、Cu、Zn；食品Al、Sn、Cd、Cr；生物样品Sn、Ni、Zn、Be；化妆品Pb、As、Hg、Cd。第六章原子吸收分光光度法 几种光学分析法的比较（UV-Vis、MFS和AAS）分子光谱原子光谱UV-VisMFSAAS原理定量依据基于物质对光的吸收测定对象溶液中分子溶液中分子气态基态原子吸收谱线类型宽带连续光谱宽带连续光谱线光谱(锐线光源)仪器光源连续光源连续光源锐线光源样品池比色杯(或吸收池)石英比色杯原子化器单色器位置在光源与样品池之间1.光源与样品池间2.样品池与检测器间原子化器与检测器之间单色器作用将连续光谱色散成单色光1.滤去非特征波长的激发光。2.滤去反射光、散色光和杂质荧光。1.将共振线与邻近谱线分开。2.阻止原子化时产生的辐射干扰/第六章原子吸收分光光度法'