火焰原子吸收光谱法测定铜含量.doc

火焰原子吸取光谱法测定铜含量一、 实验目的1、掌握原子吸取光谱法的基本原理；2、理解原子吸取分光光度计的重要构造及工作原理； 3、掌握用火焰法定量测定元素含量的措施二、实验仪器TAS-986原子吸取分光光度计 计算机及其软件铜原则液 容量瓶 取液枪 烧杯等 该仪器重要涉及：微型计算机和原子吸取分光光度计主机主机是由光源、原子化系统、分光系统和检测系统构成，其内部构造如图1所示仪器可分别实现火焰法测量和石墨炉法测量由于两种测量方式有区别，因此在实验内容中具体简介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废液切光器助燃气燃气图1 原子吸取分光光度计主机内部构造图各部分的重要功能：（1）空心阴极灯：发射待测元素的特性光谱2）原子化系统：提供能量，使试样干燥、蒸发和原子化入射光束在这里被基态原子吸取，因此也可把它视为“吸取池”3）分光系统：将待测元素的共振线与邻近谱线分开4）检测系统：涉及光电元件和记录系统，前者可用光电倍增管将光信号转变为电信号，后者可用检流计和记录仪来进行记录，再运用电脑直接进行数据解决三、实验原理1、基本原理运用空心阴极元素灯光源发出的特性辐射光，为火焰原子化器产生的样品蒸气中的待测元素基态原子所吸取，通过测定特性辐射光被吸取的大小，来计算出待测元素的含量。

当有辐射通过自由原子（如镁、铜原子）蒸气，且入射辐射的频率等于原子中的电子由基态跃迁到较高能态所需要的能量频率时，原子就要从辐射场中吸取能量，产生吸取，电子由基态跃迁到激发态，同步随着着原子吸取光谱的产生如镁原子吸取，铜原子吸取的光），能量与频率的关系为： （1）共振吸取线：电子从基态跃迁到能量最低的激发态（第一激发态）为共振跃迁,所产生的谱线共振发射线：当电子从第一激发态跃迁到基态时,则发射出同样频率的谱线（如图2所示）特性谱线：多种元素的原子构造和外层电子排布不同,不同元素的原子从基态第一激发态时,吸取和发射的能量不同,其共振线不同,各有其特性性I0IL原子蒸气共振吸取基态激发态共振发射图2 原子能级跃迁图 图3 原子蒸气吸取图在原子蒸气中（涉及被测元素原子），也许会有基态与激发态存在根据热力学的原理，在一定温度下达到热平衡时，基态与激发态的原子数的比例遵循分布定律 （2）与分别为激发态与基态的原子数；为激发态与基态的记录权重，它表达能级的简并度；为热力学温度；为常数；为激发能从上式可知，温度越高，值越大，即激发态原子数随温度升高而增长，并且按指数关系变化；在相似的温度条件下，激发能越小，吸取线波长越长，值越大。

尽管如此变化，但是在原子吸取光谱中，原子化温度一般不不小于3000K，大多数元素的最强共振线都低于600 nm，值绝大部分在如下，激发态和基态原子数之比不不小于千分之一，激发态原子数可以忽视在一般的原子吸取测定条件下，原子蒸气中基态原子数近似等于总原子数基态原子数可以近似等于总原子数若将入射强度为的不同频率的光通过原子蒸气，吸取后其透过光的强度与原子蒸汽的厚度L的关系，服从朗伯定律，如图3所示 （3）其中为基态原子对频率为的光的吸取系数为吸取层厚度由于物质对不同频率的入射光的吸取具有选择性，因而透过光的强度将随着入射光的频率而变化其中表白原子蒸气在处有吸取(如图4-a所示)若将吸取系数对频率作图，所得曲线为吸取线轮廓（如图4-b所示）原子吸取线轮廓以原子吸取谱线的中心频率（或中心波长）和半宽度表征中心频率由原子能级决定半宽度是中心频率位置，吸取系数极大值一半处，谱线轮廓上两点之间频率或波长的距离图4 吸取轮廓线2、吸取系数的测定（1）积分吸取在吸取线轮廓内，吸取系数的积分称为积分吸取系数，简称为积分吸取，它表达吸取的所有能量。

从理论上可以得出，积分吸取与原子蒸气中吸取辐射的原子数成正比数学体现式为： （4）其中：为电子电荷；为电子质量；为光速； 为单位体积的基态原子数； 振子强度，即能被入射辐射激发的每个原子的平均电子数（一定条件下，一定元素，可看作是定值）这是原子吸取光谱分析法的重要理论根据若能测定积分吸取，则可求出原子浓度但是，测定谱线宽度仅为的积分吸取，需要辨别率非常高的色散仪器2）峰值吸取目前，一般采用测量峰值吸取系数的措施替代测量积分吸取系数的措施如果采用发射线半宽度比吸取线半宽度小得多的锐线光源，并且发射线的中心与吸取线中心一致，如图5所示这样就不需要用高辨别率的单色器，而只要将其与其他谱线分离，就能测出峰值吸取系数在一般原子吸取测量条件下，原子吸取轮廓取决于宽度（由于原子在空间作做无规则的热运动产生多普勒效应而引起的，又称热变宽） (5)- 谱线中心频率； - 热力学温度；-相对原子质量通过运算可得峰值吸取系数： （6）可以看出，峰值吸取系数与原子浓度成正比，只要能测出 就可得出。

AC吸取线In 0n发射线图5 发射线与吸取线 图6 校准曲线图（3）锐线光源锐线光源是发射线半宽度远不不小于吸取线半宽度的光源，如空心阴极灯在使用锐线光源时，光源发射线半宽度很小，并且发射线与吸取线的中心频率一致这时发射线的轮廓可看作一种很窄的矩形，即峰值吸取系数在此轮廓内不随频率而变化，吸取只限于发射线轮廓内这样，一定的即可测出一定的原子浓度运用峰值吸取系数来替代积分吸取系数的条件：a、光谱源发射线的中心频率与吸取线中心频率一致（波长应是待测元素的特性谱线）；b、发射谱线的半宽度必须比吸取线的半宽度小得多（光源应发出锐线光谱）在实际测量过程中，有一种非常重要的参量为吸光度，用表达： （7）在实际分析过程中，当实验条件一定期，正比于待测元素的浓度3、分析措施—校准曲线法配制一组具有不同浓度被测元素的原则溶液，在与试样测定完全相似的条件下，按浓度由低到高的顺序测定吸光度值绘制吸光度对浓度的校准曲线（如图6所示）测定试样的吸光度，在校准曲线上用内插法求出被测元素的含量四、实验内容（以铜元素的测定为例）1、拟定待测样品需要检测的元素（铜元素），配制铜元素的原则溶液，准备相应元素灯。

2、检查乙炔气瓶与否可以维持正常使用，打开水路，条件不齐备测试不能继续进行3、仪器初始化启动计算机，使计算机进入Windows操作系统，双击桌面上AAWin图标，启动仪器分析测试程序此时计算机进入如下界面（如图7所示），接下来，将弹出进行模式对话框，如图9所示，在运营模式下拉框中选择联机，点击拟定按钮，仪器进入初始化阶段……图7 启动界面 图8 初始化界面初始化成功的标记为“√”，否则标记为“×”，如果有一项失败，则系统的初始化没有成功3、选择元素灯初始化成功后，系统将浮现元素灯选择窗口，此窗口提供对元素灯及元素有关参数的设立通过如下界面（如图9所示）选择工作灯的位置及类型图9 元素灯选择界面4、元素参数的设定（默认的测量方式为火焰法）元素选择完毕后，将浮现元素参数设定界面（如图10所示），调节完毕后，点击“下一步”，将会对参数进行调节，然后再对选定元素灯的特性波长进行寻峰操作，在下拉菜单中选择元素的特性波长，单击“寻峰”，即可进入寻峰画面（如图11），图10 元素参数设定界面 图11 寻峰画面 完毕寻峰后，即进入系统测试状态（如图12所示）。

5、样品参数设定选择主菜单“设立”→“样品设立向导”（或单击工具按钮“”），即可打开样品设立向导，依次点击“下一步”分别对样品进行设立（如图13）图12 系统测试界面 图13 样品设立界面6、火焰法测量（1）选择主菜单“仪器”→“点火”（或单击工具按钮“”）将火焰点燃2）选择主菜单“测量”→“开始”（或单击工具按钮“”）即可打开测量窗口，测量谱图中将开始绘制测量曲线4）单击测量窗口“开始”按钮进行采样在测量参数中可以设立测量方式→手动或自动）依次对原则样品和未知样品进行采样，样品与样品之间喷入空白样品，单击“校零”按钮进行校零采样结束后，系统回将测量成果显示在测量窗口中，并在第三次反复采样时，开始显示SD和RSD值测量窗口中除了显示吸光度外，还显示“AA”值与“BG”(背景)值，同步在测量谱图中浮现AA曲线和吸光度曲线5）当完毕了所有样品的测量，即可关闭测量窗口如需要保存测量成果，可单击主菜单“文献”→“保存”（或单击工具按钮“”）即可如需要打印测量数据，可单击“文献”→“打印数据” 或单击工具按钮“”即可3、石墨炉法测量（选作）（1）初始化过程及参数设定过程完毕后，点击主菜单“仪器”→“测量措施”，在浮现的对话框中选择“石墨炉”即可，系统将自动完毕从“火焰法”向“石墨炉”的转换。

注意：在转换之前，应将隔板拿开，以免损坏石墨炉2）如果是第一次测量，需要对加热程序进行设立涉及对温度—保持时间—原子化器参数—内气流量）完毕后点击“拟定”3）选择主菜单“测量”→“开始”，系统将进入测量窗口4）用微量进样器将样品精确加入到石墨管中，单击“开始”，系统开始对石墨炉加热此时测量曲线出目前谱图中，并在测量窗口中显示目前的石墨炉温度、加热步以及单步的倒计时5）测量完毕后，将弹出冷却倒计时窗口，显示石墨炉冷却时间此时，不能进行其他操作，必须等到冷却结束，才可继续测量 4、关闭系统依次选择主菜单“文献” →“退出”，将AAWin系统关闭，在关闭之前，系统将弹出提示，请严格按照对的的关机顺序进行系统的关闭关闭软件后，请立即将仪器关闭，并将相应的水、气及电路关闭，避免浮现意外思考题：1、 原子吸取分光光度计测定不同元素时，对光源有什么规定？2、试样原子化的措施有哪几种？3、如果原则样品配制不精确，对测量成果有何影响？应如何判断原则溶液配制与否精确？。