复旦大学：《仪器分析和物理化学》课程教学资源（实验讲稿）04 原子吸收分光光度法测定奶粉中的钙

实验六 原子吸收分光光度法测定奶粉中的钙 复旦大学 化学教学实验中心 王丛笑

实验六 原子吸收分光光度法测定奶粉中的钙 原子吸收分光光度法测定奶粉中的钙 复旦大学 化学教学实验中心 王丛笑

实验目的 1.掌握用原子吸收分光光度法进行定 量测钙的方法 2.试验影响测定钙的因素 3.了解原子吸收分光光度计的大致结 构及其使用方法

实验目的 1.掌握用原子吸收分光光度法进行定 掌握用原子吸收分光光度法进行定 量测钙的方法 2.试验影响测定钙的因素 试验影响测定钙的因素 3.了解原子吸收分光光度计的大致结 了解原子吸收分光光度计的大致结 构及其使用方法 构及其使用方法

一.原子吸收光谱法(AAS)的产生与发展 原子吸收分析法比原子发射光谱法晚了100年左右 1955年澳大利亚A.Walsh发表 《原子吸收光谱在分析化学中的应用》，展示仪器。 荷兰J.T.J.Alkemade同期独立设计仪器火焰作光 源。 1961年苏联B.B.JI五B0B非火焰原子吸收法 1965年英国J.B.Wi11is氧化亚氮-乙炔火焰采用 从30个元素→70多个。 1968年石墨炉原子化器的出现 1974年塞曼效应原子吸收分析仪（分析高背景低含量元素） AAS的发展已成为化学实验室元素定量分析常规武器】

一 .原子吸收光谱法（ 原子吸收光谱法（AAS）的产生与发展 原子吸收分析法比原子发射光谱法晚了 原子吸收分析法比原子发射光谱法晚了100年左右 1955年 澳大利亚 A.Walsh A.Walsh 发表 《原子吸收光谱在分析化学中的应用 原子吸收光谱在分析化学中的应用 》，展示仪器。 荷兰 J.T.J.Alkemade J.T.J.Alkemade 同期独立设计仪器 同期独立设计仪器 火焰作光 源。 1961年 苏联 Б.В.Лъвов 非火焰原子吸收法 非火焰原子吸收法 1965年 英国 J.B.Willis J.B.Willis 氧化亚氮-乙炔火焰采用 从30个元素→70多个。 1968年 石墨炉原子化器的出现 石墨炉原子化器的出现 1974年 塞曼效应原子吸收分析仪 塞曼效应原子吸收分析仪（分析高背景低含量元素） AAS的发展巳成为化学实验室元素定量分析常规武器 的发展巳成为化学实验室元素定量分析常规武器!

国内发展： 1963年 化学通报介绍第一篇文章 1964年 蔡祖泉教授造成第一个空心阴极灯 1965年 组装成功第一台测量装置（治金部有色金属研究院） 1971年 国内开始生产原子吸收光谱仪随后广泛使用

国内发展： 1963年 化学通报介绍第一篇文章 化学通报介绍第一篇文章 1964年 蔡祖泉教授造成第一个空心阴极灯 蔡祖泉教授造成第一个空心阴极灯 1965年 组装成功第一台测量装置 组装成功第一台测量装置（冶金部有色金属研究院） 1971年 国内开始生产原子吸收光谱仪随后广泛使用 国内开始生产原子吸收光谱仪随后广泛使用

二。原子吸收光谱法的原理 物质产生原子蒸气对特定谱线的吸收作用进行定量分析 在原子吸收分光光度法中，一般由空心阴极灯提供特 定波长的辐射，即待测元素的共振线。由喷雾一火焰燃 烧器或石墨炉等原子化装置使试样中的待测元素分解为 气相状态的基态原子。当空心阴极灯的辐射通过原子蒸 气时，特定波长的辐射部分地基态原子所吸收，经单色 器分光后，通过检测器测得其吸收前后的强度变化，从 而求得试样中待测元素含量

二．原子吸收光谱法的原理 二．原子吸收光谱法的原理 物质产生原子蒸气对特定谱线的吸收作用进行定量分析 在原子吸收分光光度法中，一般由空心阴极灯提供特 定波长的辐射，即待测元素的共振线。由喷雾 -火焰燃 烧器或石墨炉等原子化装置使试样中的待测元素分解为 气相状态的基态原子。当空心阴极灯的辐射通过原子蒸 气时，特定波长的辐射部分地基态原子所吸收，经单色 器分光后，通过检测器测得其吸收前后的强度变化，从 而求得试样中待测元素含量

优点： 1.检出限低 火焰法-ng/ml级；非火焰法-10-10~10-14g 2.准确度高 在一般条件下，其相对误差约在1-3%之间。 火焰法<1%；非火焰法约在3%5% 3.选择性好 多数情况下，共存元素不产生干扰 4,测量元素广可适用于七十多种元素的痕量测定： 5.操作便利 缺点： 每测一个元素要使用一个（空心阴极）灯、麻烦 难熔元素、非金属元素测定困难

优点： 1.检出限低 火焰法- ng/ml级;非火焰法- 10-10∼10-14g 2.准确度高 在一般条件下，其相对误差约在 在一般条件下，其相对误差约在1-3%之间。 火焰法<1%;非火焰法约在3%∼5% 3.选择性好 多数情况下，共存元素不产生干扰 多数情况下，共存元素不产生干扰 4.测量元素广 可适用于七十多种元素的痕量测定。 可适用于七十多种元素的痕量测定。 5.操作便利 缺点： 每测一个元素要使用一个（空心阴极）灯、麻烦 每测一个元素要使用一个（空心阴极）灯、麻烦 难熔元素、非金属元素测定困难。 难熔元素、非金属元素测定困难

原子吸收仪器结构示意图 光源 分光系统 原子化器试样系统 检测记录系统

分光系统 光源 ～ 原子化器 试样系统 检测记录系统 原子吸收仪器结构示意图 原子吸收仪器结构示意图

空心阴极灯 灯座 阳极 空心阴极（内壁 石英窗 原理： 为待测金属) Ar+e → Ar+ Ar++M→M+Art M+e → M*+e 内充惰性气体 (氖或氩) M* M+hv

原理： Ar+e Ar+ Ar++M M+Ar+ M+e M*+e M* M+hv 空心阴极灯

空心阴极灯的原理 ●施加适当电压时，电子将从空心阴极内壁流向阳极；与充入 的惰性气体碰撞而使之电离，产生正电荷，其在电场作用 下， 向阴极内壁猛烈轰击；使阴极表面的金属原子溅射出来，溅 射出来的金属原子再与电子、惰性气体原子及离子发生撞碰 而被激发，于是阴极内辉光中便出现了阴极物质和内充惰性 气体的光谱。 。用不同待测元素作阴极材料，可制成相应空心阴极灯。 ·空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。 优缺点 ●辐射光强度大，稳定。谱线窄。 ●每测一种元素需更换相应的灯

z施加适当电压时，电子将从空心阴极内壁流向阳极; 与充入 的惰性气体碰撞而使之电离，产生正电荷，其在电场作用 下， 向阴极内壁猛烈轰击; 使阴极表面的金属原子溅射出来，溅 射出来的金属原子再与电子、惰性气体原子及离子发生撞碰 而被激发，于是阴极内辉光中便出现了阴极物质和内充惰性 气体的光谱。 z 用不同待测元素作阴极材料，可制成相应空心阴极灯。 z 空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。 优缺点 z辐射光强度大，稳定，谱线窄。 z每测一种元素需更换相应的灯。 空心阴极灯的原理

锐线光源 在原子吸收分析中需要使用锐线光源，测量谱 线的峰值吸收，锐线光源需要满足的条件： -光源的发射线与吸收线的Y。一致。 - 发射线的△V12小于吸收线的△V12 提供锐线光源的方法： 空心阴极灯 吸收线 △M<△V 峰值吸收 发射线

锐线光源 • 在原子吸收分析中需要使用锐线光源，测量谱 线的峰值吸收，锐线光源需要满足的条件： – 光源的发射线与吸收线的ν0一致。 – 发射线的Δν1/2小于吸收线的 Δν1/2。 • 提供锐线光源的方法： – 空心阴极灯