武大仪器分析知识点总结考研,期末复习
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武大仪器分析知识点总结考研,期末复习 第一部分:AES,AAS,AFS AES原子发射光谱法就是根据待测元素的激发态原子所辐射的特征谱线的波长与强度,对元素进行定性与定量测定的分析方法。
特点: 1.灵敏度与准确度较高 2.选择性好,分析速度快 3.试样用量少,测定元素范围广 4.局限性 (1)样品的组成对分析结果的影响比较显著。因此,进行定量分析时,常常需要配制一套与试样组成相仿的标准样品,这就限制了该分析方法的灵敏度、准确度与分析速度等的提高。
(2)发射光谱法,一般只用于元素分析,而不能用来确定元素在样品中存在的化合物状态,更不能用来测定有机化合物的基团;对一些非金属,如惰性气体、卤素等元素几乎无法分析。
(3)仪器设备比较复杂、昂贵。 术语: 自吸 自蚀 • 击穿电压:使电极间击穿而发生自持放 电的最小电压。 • 自持放电:电极间的气体被击穿后,即使没有外界的电离作用,仍能继续保持电离,使放电持续。
• 燃烧电压:自持放电发生后,为了维持放电所必需的电压。 由激发态直接跃迁至基态所辐射的谱线称为共振线。由较低级的激发态(第一激发态)直接跃迁至基态的谱线称为第一共振线,一般也就是元素的最灵敏线。当该元素在被测物质里降低到一定含量时,出现的最后一条谱线,这就是最后线,也就是最灵敏线。用来测量该元素的谱线称分析线。
仪器: 光源的作用: 蒸发、解离、原子化、激发、 跃迁。 光源的影响:检出限、精密度与准确度。 武大仪器分析知识点总结考研,期末复习 光源的类型: 直流电弧 交流电弧 电火花 电感耦合等离子体(ICP)
ICP原理 当高频发生器接通电源后,高频电流I通过感应线圈产生交变磁场(绿色)。 开始时,管内为Ar气,不导电,需要用高压电火花触发,使气体电离后,在高频交流电场的作用下,带电粒子高速运动,碰撞,形成“雪崩”式放电,产生等离子体气流。在垂直于磁场方向将产生感应电流(涡电流,粉色),其电阻很小,电流很大(数百安),产生高温。又将气体加热、电离,在管口形成稳定的等离子体焰炬。
ICP-AES法特点 1.具有好的检出限。溶液光谱分析一般列素检出限都有很低。 2.ICP稳定性好,精密度高,相对标准偏差约1%。 3.基体效应小。 4.光谱背景小。 5.准确度高,相对误差为1%,干扰少。 6.自吸效应小 进样: 溶液试样 气动雾化器 超声雾化器 超声雾化器:不连续的信号 气体试样可直接引入激发源进行分析。有些元素可以转变成其相应的挥发性化合物而采用气体发生进样(如氢化物发生法)。
光源 蒸发温度 激发温度/K 放电稳定性 应用范围 直流电弧 高 4000～7000 较差 定性分析，矿物、纯物质、难挥发元素的定量分析
交流电弧 中 4000～7000 较好 试样中低含量组分的定量分析
火花 低 瞬间10000 好 金属与合金、难激发元素的定量分析
ICP 很高 6000～8000 最好 溶液的定量分析 武大仪器分析知识点总结考研,期末复习 例如砷、锑、铋、锗、锡、铅、硒与碲等元素。 固体试样 (1)、 试样直接插入进样 (2)、 电弧与火花熔融法 (3)、 电热蒸发进样 (4)、 激光熔融法 分光仪棱镜与光栅 检测器:目视法,摄谱法,光电法 干扰: 光谱干扰: 在发射光谱中最重要的光谱干扰就是背景干扰。带状光谱、连续光谱以及光学系统的杂散光等,都会造成光谱的背景。
非光谱干扰: 非光谱干扰主要来源于试样组成对谱线强度的影响,这种影响与试样在光源中的蒸发与激发过程有关,亦被称为基体效应。
光源中未离解的分子所产生的带状光谱就是传统光源背景的主要来源。 光源温度越低,未离解的分子就越多,背景就越强。 校准背景的基本原则就是,谱线的表观强度I1+b减去背景强度Ib。常用的校准背景的方法有校准法与等效浓度法。
基体效应, 在实际工作中,常常向试样与标准样品中加入一些添加剂以减小基体效应,提高分析的准确度,这种添加剂有时也被用来提高分析的灵敏度。
添加剂主要有光谱缓冲剂与光谱载体。 • 光谱缓冲剂:为了减少试样成分对弧焰温度的影响,使弧焰温度稳定,试样中加入一种或几种辅助物质,用来抵偿试样组成变化的影响。
分析方法: 定性:铁光谱比较法,标准试样光谱比较法 武大仪器分析知识点总结考研,期末复习 半定量:常采用摄谱法中比较黑度法 定量:内标法 校准曲线法 标准加入法 AAS:原子吸收光谱法(AAS)就是基于气态的基态原子外层电子对紫外光与可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量为基础的分析方法。
特点: ➢ 选择性好:谱线比原子发射少,谱线重叠概率小 。 ➢ 灵敏度高:适用于微量与痕量的金属与类金属元素定量分析。 ➢ 精密度(RSD%)高:一般都能控制在5%左右。 ➢ 操作方便与快速: 无需显色反应。 ➢ 应用范围广。 ➢ 局限性:不适用于多元素混合物的定性分析;对于高熔点、形成氧化物、形成复合物或形成碳化物后难以原子化元素的分析灵敏度低。
①、 自然宽度ΔυN 它与原子发生能级间路迂时激发态原子的有限寿命有关。 一般情况下约相当于10-4 Å ②、 多普勤(Doppler)宽度ΔυD 这就是由原子在空间作无规热运动所引致的。故又称热变宽。 碰撞变宽:原子核蒸气压力愈大,谱线愈宽。 同种粒子碰撞——赫尔兹马克(Holtzmank)变宽, 异种粒子碰撞——称罗论兹(Lorentz)变宽。 场致变宽:在外界电场或磁场的作用下,引起原子核外层电子能级分裂而使谱线变宽现象称为场致变宽。由于磁场作用引起谱线变宽,称为Zeeman (塞曼)变宽。
自吸变宽:光源空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所吸收产生自吸现象。 ➢ 锐线光源:所发射谱线与原子化器中待测元素所吸收谱线中心频率(v0)一致,而发射谱
线半宽度(∆vE)远小于吸收谱线的半宽度(∆vA)。 武大仪器分析知识点总结考研,期末复习 仪器: ➢ 空心阴极灯(Hollow Cathode Lamp,HCL) ➢ 由待测元素的金属或合金制成空心阴极圈与钨或其她高熔点金属制成;阳极由金属钨或金属钛制成。
在高压电场下, 阴极向正极高速飞溅放电, 与载气原子碰撞, 使之电离放出二次电子, 而使场内正离子与电子增加以维持电流。 载气离子在电场中大大加速, 获得足够的能量, 轰击阴极表面时, 可将被测元素原子从晶格中轰击出来, 即谓溅射, 溅射出的原子大量聚集在空心阴极内, 与其它粒子碰撞而被激发, 发射出相应元素的特征谱线-----共振谱线。
➢ 单色器 ➢ 由入射狭缝、反射镜、准直镜、平面衍射光栅、聚焦镜与出射狭缝组成。 ➢ 检测系统 光电倍增管(PMT)就是原子吸收分光光度计的主要检测器, ➢ 数据处理与控制系统 计算机光谱工作站 原子化系统 ➢ 火焰原子化系统 ➢ 中性火焰:燃烧充分、温度高、干扰小、背景低,适合于大多数元素分析。 ➢ 贫燃火焰:燃烧充分,温度比中性火焰低,氧化性较强,适用于易电离的碱金属与碱土金属元素分析,分析的重现性较差。
➢ 富燃火焰:火焰燃烧不完全,具有强还原性,即火焰中含有大量CH、C、CO、CN、NH等组分,干扰较大,背景吸收高,适用于形成氧化物后难以原子化的元素分析。
➢ 特点:简单,火焰稳定,重现性好,精密度高,应用范围广。 ➢ 缺点:原子化效率低、只能液体进样 ➢ 石墨炉原子化法(GFAAS) ➢ 特点: ➢ 采用直接进样与程序升温方式,原子化温度曲线就是一条具有峰值的曲线。 ➢ 可达3500℃高温,且升温速度快。 武大仪器分析知识点总结考研,期末复习 ➢ 绝对灵敏度高,一般元素的可达10-9~10-12
g。
➢ 可分析70多种金属与类金属元素。 ➢ 所用样品量少(1~100 mL)。 ➢ 但就是石墨炉原子化法的分析速度较慢,分析成本高,背景吸收、光辐射与基体干扰比较大。
➢ 低温原子化法:低温原子化法也称为化学原子化法,包括冷原子化法与氢化物发生法。 干扰: ➢ 物理干扰:指样品溶液物理性质变化而引起吸收信号强度变化,物理干扰属非选择性干扰。
➢ 物理干扰一般都就是负干扰。 ➢ 消除方法: ➢ 配制与待测样品溶液基体相一致的标准溶液。 ➢ 采用标准加入法。 ➢ 被测样品溶液中元素的浓度较高时,采用稀释方法来减少或消除物理干扰。 ➢ 化学干扰:待测元素在原子化过程中,与基体组分原子或分子之间产生化学作用而引起的干扰。
➢ 消除方法: ➢ 改变火焰类型、改变火焰特性、加入释放剂、加入保护剂、加入缓冲剂、采用标准加入法 。
➢ 背景干扰也就是光谱干扰,主要指分子吸与光散射造成光谱背景。分子吸收就是指在原子化过程中生成的分子对辐射吸收,分子吸收就是带光谱。光散射就是指原子化过程中产生的微小的固体颗粒使光产生散射,造成透过光减小,吸收值增加。
背景干扰,一般使吸收值增加,产生正误差 条件选择: ➢ HCL电流选择: ➢ HCL电流小,HCL所发射谱线半宽度窄,自吸效应小,灵敏度增高; ➢ 但HCL电流太小,HCL放电不稳定,影响分析灵敏度与精密度。
