原子吸收光谱法测定自来水中钙、镁的含量实验目的：1.掌握原子吸收分光光度法的基本原理2.了解一起的基本构造和使用方法3.理解原子吸收光谱法灵敏度的表示方法实验原理：原子吸收光谱是基于物质产生的原子蒸气对特征谱线的吸收作用来进行定量分析。定量分析原理：A=KLN0，A=KC特征浓度： 检出限： 式中：为试液质量浓度（g/mL），A为吸光度，/A为曲线方程斜率的倒数，（S.D.）为空白值的标准偏差仪器构造光源： 对光源的基本要求：发射的共振辐射的半宽度要明显小于吸收线的半宽度(锐线光源)；辐射的强度大；辐射光强稳定，背景小，使用寿命长等。蒸气放电灯、无极放电灯、空心阴极灯。原子化系统1.火焰原子化系统:火焰温度火焰温度(flame temperature) 不同类型的火焰，其温度不同不同类型的火焰，其温度不同(典型火焰为：乙炔典型火焰为：乙炔-空气空气2300度、乙炔度、乙炔-笑气笑气2900度度)。火焰的燃气和助燃气比例火焰的燃气和助燃气比例 按火焰燃气按火焰燃气(fuel gas)和助燃气和助燃气(oxidant gas)比例的不同，可将火焰分为三类：化学计比例的不同，可将火焰分为三类：化学计量火焰量火焰(中性火焰中性火焰, stoichiometric)、富燃性火焰、富燃性火焰(fuel-rich)和贫燃性火焰和贫燃性火焰(fuel-lean)。 化学计量火焰化学计量火焰 燃气与助燃气之比与化学反应计量关系相近，又称为中性火焰。此燃气与助燃气之比与化学反应计量关系相近，又称为中性火焰。此火焰温度高、稳定、干扰小、背景低火焰温度高、稳定、干扰小、背景低 富燃火焰富燃火焰 燃气大于化学计量的火焰。又称还原性火焰。火焰呈黄色，层次模糊，燃气大于化学计量的火焰。又称还原性火焰。火焰呈黄色，层次模糊，温度稍低，火焰的还原性较强，适合于易形成难离解氧化物温度稍低，火焰的还原性较强，适合于易形成难离解氧化物(refractory oxide)元素的元素的测定。测定。 贫燃火焰贫燃火焰 又称氧化性火焰，即助燃比大于化学计量的火焰。氧化性较强，火焰呈蓝又称氧化性火焰，即助燃比大于化学计量的火焰。氧化性较强，火焰呈蓝色，温度较低，适于易离解、易电离元素的原子化，如碱金属等色，温度较低，适于易离解、易电离元素的原子化，如碱金属等乙炔乙炔-空气空气 火焰火焰 是原子吸收测定中最常用的火焰，是原子吸收测定中最常用的火焰，该火焰燃烧稳定，重现性好，噪声低，温度高，该火焰燃烧稳定，重现性好，噪声低，温度高，对大多数元素有足够高的灵敏度，但它在短波紫对大多数元素有足够高的灵敏度，但它在短波紫外区有较大的吸收。外区有较大的吸收。 氢氢-空气火焰空气火焰 是氧化性火焰，燃烧速度较乙炔是氧化性火焰，燃烧速度较乙炔-空气空气 火焰高，但温度较低，优点是背景发射较火焰高，但温度较低，优点是背景发射较弱，透射性能好。弱，透射性能好。 乙炔乙炔-一氧化二氮火焰一氧化二氮火焰 的优点是火焰温度高，的优点是火焰温度高，而燃烧速度并不快，适用于难原子化元素的测定，而燃烧速度并不快，适用于难原子化元素的测定，用它可测定用它可测定70多种元素。多种元素。2.无火焰原子化器（无火焰原子化器（flameless/non-flame）火焰原子化器仅有约火焰原子化器仅有约 10%的试液被原子化，而约的试液被原子化，而约90的的试液由废液管排出。因而灵敏度较低。无火焰原子化装置试液由废液管排出。因而灵敏度较低。无火焰原子化装置可以提高原子比效率，使灵敏度增加可以提高原子比效率，使灵敏度增加10200倍。倍。无火焰原于化装置有多种：电热高温石墨管、石墨坩埚无火焰原于化装置有多种：电热高温石墨管、石墨坩埚(crucible)、石墨、石墨 棒棒(rod)、钽舟、钽舟(tantalum boat)、镍杯、镍杯、高频感应加热炉、空心阴极溅射高频感应加热炉、空心阴极溅射(sputtering)、等离子喷、等离子喷焰、激光焰、激光 等等等等 。 无火焰原子化器常用的是石墨炉原子化器（无火焰原子化器常用的是石墨炉原子化器（atomization in graphite furnace）。石墨炉原子化法的过程是将试样）。石墨炉原子化法的过程是将试样注入石墨管中间位置，用大电流通过石墨管以产生高达注入石墨管中间位置，用大电流通过石墨管以产生高达2000 3000的高温使试样经过干燥、蒸发和原子化。的高温使试样经过干燥、蒸发和原子化。3.其它原子化方法其它原子化方法汞低温原子化法汞低温原子化法 汞在室温下，有一定的蒸气压，沸点为汞在室温下，有一定的蒸气压，沸点为357 C 。只要对试样进行化学预处理还原出汞原子，由。只要对试样进行化学预处理还原出汞原子，由载气（载气（Ar或或N2）将汞蒸气送入吸收池内测定。）将汞蒸气送入吸收池内测定。 氢化物原子化法氢化物原子化法 适用于适用于Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se和和Te等元素。在一定的酸度下，将被测元素还原成极等元素。在一定的酸度下，将被测元素还原成极易挥发与分解的氢化物，如易挥发与分解的氢化物，如AsH3 、SnH4 、BiH3等。这些氢化物经载气送入石英管后，进行原子等。这些氢化物经载气送入石英管后，进行原子化与测定。化与测定。分光系统分光系统 单光束光路的特点：简单、价廉、维修方便、单光束光路的特点：简单、价廉、维修方便、用方波供电方式可消除光源波动的影响，满足一用方波供电方式可消除光源波动的影响，满足一般分析要求。但背景无法进行精确校正。般分析要求。但背景无法进行精确校正。 双光束光路的特点：精密、价高、能较彻底双光束光路的特点：精密、价高、能较彻底消除背景的干扰，稳定性好，满足高精度分析要消除背景的干扰，稳定性好，满足高精度分析要求，便于接石墨炉原子化或其它原子化器，灵活求，便于接石墨炉原子化或其它原子化器，灵活性好。性好。检测系统检测系统 光电倍增管、微电流放大器、对数转换电路、光电倍增管、微电流放大器、对数转换电路、数模转换电路及信息采集、显示器组成数模转换电路及信息采集、显示器组成原子吸收特点：1、灵敏度高（火焰法：1 ng/ml，石墨炉100-0.01 pg)；2、精密度好（火焰法：RSD 1%，石墨炉 3-5%）3、选择性高（可测元素达70个，相互干扰很小）缺点：不能进行多元素同时分析缺点：不能进行多元素同时分析仪器与试剂：仪器与试剂：1、仪器 WFX-130原子吸收分光光度计，钙、镁空心阴极灯2、试剂（1）1.0g/L钙标准储备液（称0.6248gCaCO3稀释至250mL）（2）1.0g/L镁标准储备液（称0.4145gMgO稀释至250mL）（3）100mg/L 钙标准使用液（4）10mg/L 镁标准使用液（5）钙系列标准液：2.0，4.0，6.0，8.0，10.0 mg/L（移取1.0，2.0，3.0，4.0，5.0 mL钙标准使用液（100mg/L）于50mL容量瓶中。）（6）镁系列标准液：0.1，0.2，0.3，0.4，0.5 mg/L（移取0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 mL镁标准使用液（10mg/L）于50mL容量瓶中。）（7）自来水中钙溶液：移取自来水5.00 mL至50mL，加1滴HCl（11）（8）自来水中镁溶液：移取自来水0.5 mL至50mL，加1滴HCl（11）（9）空白试液：2滴HCl（11）稀释至100mL实验步骤：实验步骤：1、 接通主机电源，分别开启主机，计算机和打印机电源，进入Windows桌面，用鼠标双击 “BRAIC”图标，进入应用程序。2、点击【操作】【编辑分析方法】“继续”（默认火焰法），选择方法编号和分析元素，最后点击“确定”，进入【分析条件选择分析条件选择】。3、【分析条件选择分析条件选择】点击【仪器条件】选择：“元素灯位置”，“狭缝”，“灯电流”，点击“确定”返回；点击【测量条件】选择：读数时间（默认3 s ），阻尼常数（2s），点击“确定”返回；点击【工作曲线参数】选择：方程为一次，标准空白为“”，设定好单位，依次输入标准溶液浓度，点击“确定”返回；“火焰条件”与“QC”均不再设定（为默认值）。条件设定好后，点击“确定”进入【分析任务设计分析任务设计】。4、【分析任务设计分析任务设计】选择方法前先选中被测“元素”及“灯位置”（用鼠标选点蓝），点击【选择方法】点击“确定”返回。点击【样品表】，输入每个样的样品名，取样量和定容体积，完成后点击“确定”返回。5、测量、测量将元素灯预热20分钟后，点击【选择方法】，选择已设定好的分析方法，进入仪器控制界面，点击“波长设置”，仪器自动复位光栅，完毕，打开空气和乙炔气（排水管先注入水，防止回火引起爆炸！），点燃火焰，点击“自动增益”，使主光束达到能量平衡，稳定后，将吸管插入二次蒸馏水中，洗涤进样管，再用空白试剂，点击“调零”，然后按顺序将吸管依次放入标准空白，S1，S2，S3，S4，S5等标准系列及未知样，待吸光度稳定后，依次点击 “读数”得实验数据。完成后，可点击【工作曲线】查看工作曲线。点击【数据表】，“详细”，得到数据，可保存文件。6、用二次蒸馏水清洗管道数分钟后，依次关闭乙炔气和空气压缩机。*读数超出时可双击页面修改坐标*若某一点偏离很大，可点击【屏蔽】，若想重做，选择【数据表】，选中需重做数据，点击【重做】，返回测量页面继续测量。点击【详细】可以将测量次数，平均值和精密度等数值显示或打印。实验结果讨论实验结果讨论1、配制的钙、镁系列溶液可以放置第二天继续使用吗？为什么？2、原子吸收分光光度法的灵敏度的如何定义的？本实验结果表明，用原子吸收分光光度法测定钙、镁元素，哪种元素的测定灵敏度更高？