手機版
原子吸收光譜分析法是實驗室元素分析最常用的方法之一。接下來，將原子光譜儀的檢測原理、分類，以及火焰等內容進行分享。
原子吸收光譜分析（又稱原於吸收分光光度分析）shijiyucongguangyuanfushechudaiceyuansudetezhengguangbo，tongguoyangpindezhengqishi，beizhengqizhongdaiceyuansudejizhiyuanzisuoxishou，youfusheguangboqiangdujianruodechengdu，keyiqiuchuyangpinzhongdaiceyuansudehanliang。
原子吸收光譜的理論基礎
1、原子吸收光譜的產生
在原子中，電子按一定的軌道繞原子核旋轉，各個電子的運動狀態是由4個ge量liang子zi數shu來lai描miao述shu。不bu同tong量liang子zi數shu的de電dian子zi，具ju有you不bu同tong的de能neng量liang，原yuan於yu的de能neng量liang為wei其qi所suo含han電dian子zi能neng量liang的de總zong和he。原yuan子zi處chu於yu完wan全quan遊you離li狀zhuang態tai時shi，具ju有you最zui低di的de能neng量liang，稱cheng為wei基ji態tai。在zai熱re能neng、diannenghuoguangnengdezuoyongxia，jitaiyuanyuxishoulenengliang，zuiwaicengdedianzichanshengyueqian，congdinengtaiyueqiandaojiaogaonengtai，tajiuchengweijifataiyuanzi。jifataiyuanyuhenbuwending，dangtahuidaojitaishi，zhexienengliangyirehuoguangdexingshifushechulai，chengweifasheguangpu。
其輻射能量大小，用下列公式示：
ΔE=Eq-E0=hv=hc/λ
式中：h――普朗克常數，其數值為6．626X10-23J・S；
C――光速（3X105km／s）；
V、入―一分別為發射光的頻率和波長；
E0、Eq―一分別代表基態和激發態原子的能量，它們與原子的結構有關。
由於不同元素的原子結構不同，所以一種元素的原子隻能發射由其已與Eq決定的特定頻率的光。這樣，每一種元素都有其特征的光譜線。即使同一種元素的原子，它們的Eq也可以不同，也能產生不同的譜線。原子吸收光譜是原於發射光譜的逆過程。基態原子隻能吸收頻率為υ=（Eq-E0）/h的光，躍遷到高能態Eq。因此，原子吸收光譜的譜線也取決於元素的原子結構，每一種元素有其特征的吸收光譜線。
yuanzidedianzicongjitaijifadaozuijiejinyujitaidejifatai，chengweigongzhenjifa。dangdianziconggongzhenjifataiyueqianhuijitaishi，chengweigongzhenyueqian。zhezhongzhenyueqiansuofashedepuxianchengweigongzhenfashexian，yuciguochengxiangfandepuxianchengweigongzhenxishouxian。yuansudegongzhenxishouxianyibanyouhaoduotiao，qicedinglingminduyebutong。zaicedingshi，yibanxuanyonglingminxian，dandangbeiceyuansuhanliangjiaogaoshi，yekecaiyongcilingminxian。
吸收強度與分析物質濃度的關係
原(yuan)子(zi)蒸(zheng)氣(qi)對(dui)不(bu)同(tong)頻(pin)率(lv)的(de)光(guang)具(ju)有(you)不(bu)同(tong)的(de)吸(xi)收(shou)率(lv)，因(yin)此(ci)，原(yuan)子(zi)蒸(zheng)氣(qi)對(dui)光(guang)的(de)吸(xi)收(shou)是(shi)頻(pin)率(lv)的(de)函(han)數(shu)。但(dan)是(shi)對(dui)固(gu)定(ding)頻(pin)率(lv)的(de)光(guang)，原(yuan)子(zi)蒸(zheng)氣(qi)對(dui)它(ta)的(de)吸(xi)收(shou)是(shi)與(yu)單(dan)位(wei)體(ti)積(ji)中(zhong)的(de)原(yuan)子(zi)的(de)濃(nong)度(du)成(cheng)正(zheng)比(bi)並(bing)符(fu)合(he)朗(lang)格(ge)一(yi)比(bi)爾(er)定(ding)律(lv)。當(dang)一(yi)條(tiao)頻(pin)率(lv)為(wei)υ，強度為I0的單色光透過長度為L的原子蒸氣層後，透射光的強度為Iv，令比例常數為Kv，則吸光度A與試樣中基態原子的濃度N。有如下關係：
A=lg(I0/I)=KLN
zaiyuanzixishouguangpufazhong，yuanzichizhongjifataideyuanzihelizishuhenshao，yincizhengqizhongdejitaiyuanzishumushijishangjiejinyubeiceyuansuzongdeyuanzishumu，yushiyangzhongbeiceyuansudenongduC成正比。因此吸光度A與試樣中被測元素濃度C的關係如下；
A＝KC
式中 K―吸收係數隻有當入射光是單色光，上式才能成立。
由於原子吸收光的頻率範圍很窄（0.01nrn以下），隻有銳線光源才能滿足要求。在原子吸收光譜分析中，出於存在多種譜線變寬的因素，例如自然變寬、多普勒（熱）變寬、同位素效應、羅蘭茲（壓力）變寬、場變寬、自(zi)吸(xi)和(he)自(zi)蝕(shi)變(bian)寬(kuan)等(deng)，引(yin)起(qi)了(le)發(fa)射(she)線(xian)扣(kou)吸(xi)收(shou)線(xian)變(bian)寬(kuan)，尤(you)以(yi)發(fa)射(she)線(xian)變(bian)寬(kuan)影(ying)響(xiang)最(zui)大(da)。譜(pu)線(xian)變(bian)寬(kuan)能(neng)引(yin)起(qi)校(xiao)正(zheng)曲(qu)線(xian)彎(wan)曲(qu)，靈(ling)敏(min)度(du)下(xia)降(jiang)。減(jian)小(xiao)校(xiao)正(zheng)曲(qu)線(xian)彎(wan)曲(qu)的(de)幾(ji)點(dian)措(cuo)施(shi)：
(1) 選擇性能好的空心陰極燈，減少發射線變寬。
(2) 燈電流不要過高，減少自吸變寬。
(3) 分析元素的濃度不要過高。
(4) 對準發射光，使其從吸收層中央穿過。
(5) 工作時間不要太長，避免光電倍增管和燈過熱。
(6) 助燃氣體壓力不要過高，可減小壓力變寬。
原子吸收光譜儀分類
目前，市場上常見的原子吸收光譜儀有火焰式、石墨爐式、氫化式、冷蒸汽式等四類。
1、火焰式原子吸收光譜法( FLAA）
直zhi接jie將jiang樣yang品pin導dao入ru儀yi器qi進jin行xing偵zhen測ce。其qi不bu同tong於yu感gan應ying耦ou合he電dian漿jiang原yuan子zi發fa射she光guang譜pu法fa者zhe，為wei隻zhi能neng進jin行xing單dan一yi元yuan素su的de檢jian測ce，及ji較jiao不bu會hui受shou到dao元yuan素su間jian光guang譜pu線xian的de幹gan擾rao。笑xiao氣qi/乙炔或空氣/乙(yi)炔(que)火(huo)焰(yan)係(xi)作(zuo)為(wei)將(jiang)吸(xi)入(ru)的(de)樣(yang)品(pin)解(jie)離(li)的(de)能(neng)源(yuan)，使(shi)樣(yang)品(pin)變(bian)成(cheng)自(zi)由(you)的(de)原(yuan)子(zi)態(tai)，而(er)可(ke)吸(xi)收(shou)待(dai)測(ce)原(yuan)子(zi)的(de)特(te)定(ding)光(guang)線(xian)，分(fen)析(xi)某(mou)些(xie)元(yuan)素(su)時(shi)，所(suo)使(shi)用(yong)的(de)溫(wen)度(du)或(huo)火(huo)焰(yan)的(de)形(xing)式(shi)極(ji)重(zhong)要(yao)，若(ruo)未(wei)使(shi)用(yong)適(shi)當(dang)的(de)火(huo)焰(yan)及(ji)分(fen)析(xi)條(tiao)件(jian)，則(ze)化(hua)學(xue)和(he)離(li)子(zi)化(hua)的(de)幹(gan)擾(rao)就(jiu)會(hui)產(chan)生(sheng)。
2、石墨爐式原子吸收光譜法( GFAA）
此法係以電熱式石墨爐取代火焰作為熱源，石墨爐可分數個加熱程序對樣品進行漸進式的加熱，因此，針對樣品溶液中的有機、無機分子和鹽類的溶劑之蒸發、幹燥、fenjiejizuihouxingchengyuanzideguocheng，zaihuoyanshiyuanzixishouguangpufahuoganyingouhedianjiangyuanzifasheguangpufazhong，yushugehaomiaoneijiwancheng，danzaishimoluzhongzekeyusuoshedingdewendujishijianqujianzhong，yongzugoudeshijianjinxingzhi，qiekeliyongshengwenchengxuhuojizhixiushiji，quchudaicewuyangpinzhongbuxuyaodejizhichengfen，yijianshaoganrao。
本(ben)方(fang)法(fa)的(de)優(you)點(dian)是(shi)可(ke)提(ti)供(gong)極(ji)低(di)的(de)偵(zhen)測(ce)極(ji)限(xian)，若(ruo)樣(yang)品(pin)相(xiang)當(dang)幹(gan)淨(jing)，則(ze)極(ji)易(yi)使(shi)用(yong)本(ben)方(fang)法(fa)執(zhi)行(xing)樣(yang)品(pin)檢(jian)測(ce)。由(you)於(yu)本(ben)方(fang)法(fa)極(ji)靈(ling)敏(min)，因(yin)此(ci)，幹(gan)擾(rao)問(wen)題(ti)較(jiao)嚴(yan)重(zhong)，針(zhen)對(dui)基(ji)質(zhi)複(fu)雜(za)的(de)樣(yang)品(pin)，如(ru)何(he)找(zhao)到(dao)最(zui)佳(jia)的(de)消(xiao)化(hua)方(fang)法(fa)，加(jia)熱(re)溫(wen)度(du)和(he)加(jia)熱(re)時(shi)間(jian)及(ji)基(ji)質(zhi)修(xiu)飾(shi)劑(ji)是(shi)一(yi)大(da)挑(tiao)戰(zhan)。
3、氫化式原子吸收光譜法( HGAA）
liyongxuanzexingdehuaxuehaiyuanfanying，jiangyangpinxiaohuayezhongdeshenhuoxihaiyuanchengqinghuawueryufenli，yincibenfangfadeyoudianshinengjiangcierzhongyuansucongfuzadeyangpinzhongfenlichulai，erwuqitafenxifangfakenengzaoyudeganraowenti。baogaozhichu，zaixialieqingkuangxiahuiyouyanzhongdeganraowenti：
(1)有銅、銀、汞等易還原的金屬存在時；
(2)有大於200mg/L之高濃度過渡元素存在時，
(3)樣品消化液中有氧化劑(氮氧化物)存在時。
4、冷蒸氣原子吸收光譜法( CVAA ）
是利用選擇性的化學還原反應，隻將樣品消化液中的汞還原。本方法對汞的分析極靈敏，但會受樣品中揮發性有機物、氯、和硫化物的幹擾。
原子化過程
原子吸收光譜法采用的原子化方法主要有火焰法、石墨爐法和氫化物發生法。
1、火指原子化
這過程中，大致分為兩個主要階段：
（1）從溶液霧化至蒸發為分子蒸氣的過程。主要依賴於霧化器的性能、霧滴大小、溶液性質、火焰溫度和溶液的濃度等。
（2）從(cong)分(fen)子(zi)蒸(zheng)氣(qi)至(zhi)解(jie)離(li)成(cheng)基(ji)態(tai)原(yuan)子(zi)的(de)過(guo)程(cheng)。主(zhu)要(yao)依(yi)賴(lai)於(yu)被(bei)測(ce)物(wu)形(xing)成(cheng)分(fen)子(zi)們(men)鍵(jian)能(neng)，同(tong)時(shi)還(hai)與(yu)火(huo)焰(yan)的(de)溫(wen)度(du)及(ji)氣(qi)份(fen)相(xiang)關(guan)。分(fen)子(zi)的(de)離(li)解(jie)能(neng)越(yue)低(di)，對(dui)離(li)解(jie)越(yue)有(you)利(li)，就(jiu)原(yuan)子(zi)吸(xi)收(shou)光(guang)譜(pu)分(fen)析(xi)而(er)言(yan)，解(jie)高(gao)能(neng)小(xiao)於(yu)3．5eV的分子，容易被解離，當大於5eV時，解離就比較困難。
2、石墨爐原子化
樣品置於石墨管內，用大電流通過石墨管，產生3000℃以下的高溫，使樣品蒸發和原子化。為了阻止石墨管在高溫氧化，在石墨管內、外部用惰性氣體保護。石置爐加溫階段一般可分為：
(1)幹燥。此階段是將溶劑蒸發掉，加熱的溫度控製在溶劑的沸點左右，但應避免暴沸和發生濺射，否則會嚴重影響分析精度和靈敏度。
（2）huihua。zheshibijiaozhongyaodejiarejieduan。qimudeshizaibaozhengbeizhayuansumeiyoumingxiansunshideqiantixia，jiangyangpinjiaredaojinkenenggaodewendu，pohuaihuozhengfadiaojiti，jianshaoyuanzihuajieduankenengyudaodeyuansujianganrao，yijiguangsanshehuofenzixishouyinqidebeijingxishou，tongshishibeizhayuansubianweiyanghuawuhuoqitaleixingwu。
(3)原子化。在高溫下，把被測元素的氧化物或其它類型物熱解和還原（主要的）成自由原子蒸氣。
3、氫化物發生法
在酸性介質中，以硼氫化鉀（KBH4）作為還原劑，使鍺、錫、鉛、砷、銻、秘、硒和儲還原生成共價分於型氫化物的氣體，然後將這種氣體引人火焰或加熱的石英管中，進行原子化。AsCl3+4KBH4+HCl+8H2O=AsH3+4KCl+4HBO2+13H2
火焰
1、火焰的種類
原子吸收光譜分析中常用的火焰有：空氣一乙炔、空氣一煤氣（丙烷）和一氧化二氮一乙炔等火焰。
（1）空氣一乙炔。這是最常用的火焰。此焰溫度高（2300℃），乙炔在燃燒過程中產生的半分解物C*、CO*、CH*等活性基因，構成強還原氣氛，特別是富燃火焰，具有較好的原子化能力。
（2）空氣一煤氣（丙烷）。此焰燃燒速度慢、安全、溫度較低（1840～1925℃），火焰穩定透明。火焰背景低，適用於易離解和幹擾較少的元素，但化學幹擾多。
（3）一氧化二氮一乙炔。由於在一氧化二氮中，含氧量比空氣高，所以這種火焰有更高的溫度（約3000℃）。
在富燃火焰中，除了產生半分解物C*、CO*、CH*外，還有更強還原性的成分CN*及NH*等，這些成分能更有效地搶奪金屬氧化物中氧，從而達到原子化的目的。這就是為什麼空氣乙炔火焰不能測定的矽、鋁、鈦、錸等特別難離解的元素，在一氧化二氮一乙炔火焰中就能測定的原因。本文除特指外均屬空氣一乙炔火焰。
2、火焰的類型
(1) huaxuejilianghuoyan。youchengzhongxinghuoyan，zhezhonghuoyanderanqijizhuranqi，jibenshangshianzhaotamenzhijiandehuaxuefanyingshitigongde。duikongqiyiyiquehuoyan，kongqiyuyiquezhibiyuewei4：1。火(huo)焰(yan)是(shi)藍(lan)色(se)透(tou)明(ming)的(de)，具(ju)有(you)溫(wen)度(du)高(gao)，幹(gan)擾(rao)少(shao)，背(bei)景(jing)發(fa)射(she)低(di)的(de)特(te)點(dian)。火(huo)焰(yan)中(zhong)半(ban)分(fen)解(jie)產(chan)物(wu)比(bi)貧(pin)燃(ran)火(huo)焰(yan)高(gao)，但(dan)還(hai)原(yuan)氣(qi)氛(fen)不(bu)突(tu)出(chu)，對(dui)火(huo)焰(yan)中(zhong)不(bu)特(te)別(bie)易(yi)形(xing)成(cheng)單(dan)氧(yang)化(hua)物(wu)的(de)元(yuan)素(su)，除(chu)堿(jian)金(jin)屬(shu)外(wai)，采(cai)用(yong)化(hua)學(xue)計(ji)量(liang)火(huo)焰(yan)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)為(wei)好(hao)。
(2) 貧焰火焰。當燃氣與助燃氣之比小於化學反應所需量時，就產生貧燃火焰。其空氣與乙炔之比為4：1至6：1。火huo焰yan清qing晰xi，呈cheng淡dan藍lan色se。由you於yu大da量liang冷leng的de助zhu燃ran氣qi帶dai走zou火huo焰yan中zhong的de熱re量liang，所suo以yi溫wen度du較jiao低di。由you於yu燃ran燒shao充chong分fen，火huo焰yan中zhong半ban分fen解jie產chan物wu少shao，還hai原yuan性xing氣qi氛fen低di，不bu利li於yu較jiao難nan離li解jie元yuan素su的de原yuan子zi化hua，不bu能neng用yong於yu易yi生sheng成cheng單dan氧yang化hua物wu元yuan素su的de分fen析xi。但dan溫wen度du低di對dui易yi離li解jie元yuan素su的de測ce定ding有you利li。
（3）富燃火焰。燃氣與助燃氣之比大於化學反應量時，就產生富燃火焰。空氣與乙炔之比為4：1．2～二．5或huo更geng大da，由you於yu燃ran燒shao不bu充chong分fen，半ban分fen解jie物wu濃nong度du大da，具ju有you較jiao強qiang的de還hai原yuan氣qi氛fen。溫wen度du略lve低di於yu化hua學xue計ji量liang火huo焰yan，中zhong間jian薄bo層ceng區qu域yu比bi較jiao大da，對dui易yi形xing成cheng單dan氧yang化hua物wu難nan離li解jie元yuan素su的de測ce定ding有you利li，但dan火huo焰yan發fa射she和he火huo焰yan吸xi收shou及ji背bei景jing較jiao強qiang，幹gan擾rao較jiao多duo，不bu如ru化hua學xue計ji量liang火huo焰yan穩wen定ding。
文章來源：網絡
