4原子吸收光谱法习题答案

第四章 原子吸收光谱法习题答案

1.原子吸收光谱分析的基本原理是什么？简要说明原子吸收光谱定量分析基本

关系的应用条件。

原子吸收是基态原子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辐射时，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的。当光源发射的某一特征波长的辐射通过原子蒸气时，被原子中的外层电子选择性吸收，透过原子蒸气的入射辐射强度减弱，其减弱程度与蒸气中该元素的基态原子浓度成正比。当实验条件一定时，蒸气中的原子浓度与试样中该元素的含量(浓度)成正比。因此，入射辐射减弱的程度与试样中该元素的含量(浓度)成正比。入射辐射减弱的程度用吸光度表示。所以，A=KC （A是吸光度，K为常数）。

基本应用条件为，采用锐线光源（发射线半宽度远小于吸收线半宽度的光源，并且发射线与吸收线的中心频率一致）。

2.简述原子吸收分光光度计的组成及各部件作用。

原子吸收分光光度计一般由四大部分组成，即光源（单色锐线辐射源）、试样原子化器、分光系统和检测系统。

光源的作用是发射被测元素的特征共振辐射。 在原子吸收光谱中采用空心阴极灯作为锐线光源。

原子化器的作用是使各种形式的试样解离出基态原子，并使其进入光源的辐射光程。常用的原子化器有火焰原子化器和无火焰原子化器。

分光系统由入射狭缝、出射狭缝、反射镜和色散元件组成，其作用是把复合光分解为单色光，即起分光作用。

检测系统的作用是将经过原子蒸汽吸收和单色器分光后的微弱光信号转换为电信。常用检测方法有摄谱法和光电法。摄谱法是用感光板记录光谱信号，光电法是用光电倍增管等光电子元件检测光谱信号。

3. 什么叫锐线光源？在AAS分析中为什么要采用锐线光源？

能发射出谱线强度大、宽度窄而又稳定的辐射源叫锐线光源。在原子吸收光谱（AAS）分析中，为了进行定量分析，需要对吸收轮廓线下所包围的面积（即积分吸收）进行测定，这就需要分辨率高达50万的单色器，该苛刻的条件一般是难以达到的。当采用锐线光源后，由于光源共振发射线强度大且其半宽度要比共振吸收线的半宽度窄很多，只需使发射线的中心波长与吸收线的中心波长一致，这样就不需要用高分辨率的单色器而只要将其与其它谱线分开，通过测量峰值吸收处的共振辐射线的减弱程度，即把共振发射线（锐线）当作单色光而测量其峰值吸光度即可用朗伯-比尔定律进行定量分析了。

4.石墨炉原子化法有什么特点？并比较火焰原子化法和石墨炉原子化法的优缺

点。

石墨炉原子化器是应用最广泛的无火焰加热原子化器。其基本原理是利用大电流(常高达数百安培)通过高阻值的石墨管，以产生高达2000-3000℃的高温，使置于石墨管中的少量试液或固体试样蒸发和原子化。

火焰原子化法的优点：稳定，重现性好，背景发射噪声低，应用较广，基体效应及记忆效应小。 缺点：原子化效率低(一般低于30%)，灵敏度低。

石墨炉原子化器的优点：原子化效率高，绝对灵敏度高，取样量少，固体和液体样品均可直接进样。 缺点：背景吸收、光辐射、和基体干扰比较大，重现性比火焰法差。

5.原子吸收光谱分析中干扰是怎么样的？如何消除干扰？

原子吸收光谱分析中的主要干扰为物理干扰、化学干扰、电离干扰和光谱干扰。其中化学干扰是主要干扰。

(1) 物理干扰。物理干扰是指试样在转移、蒸发过程中任何物理因素变化而引起的干扰效应。属于这类干扰的因素有：试液的粘度、溶剂的蒸汽压、雾化气体的压力等。物理干扰是非选择性干扰，对试样各元素的影响基本是相似的。配制与被测试样相似的标准样品，是消除物理干扰的常用的方法。在不知道试样组成或无法匹配试样时，可采用标准加入法或稀释法来减小和消除物理干扰。

(2) 化学干扰 。化学干扰是指待测元素与其它组分之间的化学作用所引起的干扰效应，它主要影响待测元素的原子化效率，是原子吸收分光光度法中的主要干扰来源。它是由于液相或气相中被测元素的原子与干扰物质组成之间形成热力学更稳定的化合物，从而影响被测元素化合物的解离及其原子化。消除化学干扰的方法有：化学分离；使用高温火焰；加入释放剂和保护剂；使用基体改进剂等。

(3) 电离干扰。在高温下原子电离，使基态原子的浓度减少，引起原子吸收信号降低，此种干扰称为电离干扰。电离效应随温度升高、电离平衡常数增大而增大，随被测元素浓度增高而减小。加入更易电离的碱金属元素，可以有效地消除电离干扰。

(4) 光谱干扰。光谱干扰包括谱线重叠、光谱通带内存在非吸收线、原子化器内的直流发射、分子吸收、光散射等。当共存元素吸收线与待测元素分析线波长很接近时产生谱线重叠，可以通过另选分析线的办法加以消除。光谱通带内存在的非吸收线可能是待测元素的其他共振线与非吸收线，也可能是光源中所含杂质的发射线等。可以减小狭缝宽度与灯电流或另选分析线来克服。原子化器内的直流发射可以对光源进行机械调制或脉冲供电。分子吸收与光散射可以通过背景校正的方法消除，如利用邻近非共振线、连续光源、塞曼效应和自吸效应等进行背景校正。　

6.用火焰原子吸收法测定水样中的钙含量时，PO 4-3的存在会干扰钙含量的准确测定。请分析这是什么形式的干扰？如何消除？

在此的PO 4-3的干扰属于化学干扰，是由于形成的磷酸钙在火焰中很难电离，影响了钙的原子化效率，使灵敏度降低。

消除方法有四种：（1）使用高温火焰，如氧化亚氮-乙炔火焰；（2）加释放剂（镧盐）；（3）加保护剂（EDTA ）；（4）化学分离。

7.用原子吸收法测定元素M，样品的吸收值读数为0.435。现于9份样品溶液中加入15份100 μg•ml -1 M 的溶液，测得的吸收值为0.835。问样品溶液中M 的浓度是多少？

解：已知 A X =0.435

V X =9 V

V S =15V

C S =100 μg / ml

A m =0.835

A X =k C X

A m =k S

X S S X X V V C V C V ++ ()S

S X X S X

X S

X S S X X X m X C V C V V V C V V C V C V C A A ++=++=解之得：C X =C S ()X

X S X m S

X V A V V A V A -+ =100()V

V V V 9435.0159835.015435.0⨯-+⨯ =100

()ml g /47.40125.16525.6μ=8.用标准加入法测定样品溶液Ca 的浓度，标准溶液的浓度为1 μg•ml -1 Ca，测得吸收值数据为：

20 ml 样品稀释至25ml 0.08

20 ml 样品+1ml 标准，稀释至25 ml 0.132

20 ml 样品+2 ml 标准，稀释至25 ml 0.185

试计算样品溶液中的Ca 的浓度。