原子吸收分光光度法(AAS)简称原子吸收法,是利用被测元素基态原子蒸气对其共振辐射线的吸收特性进行元素定量分析的方法。
简介
原子吸收分光光度法的测量对象是呈原子状态的金属元素和部分非金属元素,是由待测元素灯发出的
特征谱线通过供试品经原子化产生的原子蒸气时,被蒸气中待测元素的基态原子所吸收,通过测定辐射光强度减弱的程度,求出供试品中待测元素的含量。原子吸收一般遵循
分光光度法的吸收定律,通常借比较对照品溶液和供试品溶液的吸光度,求得供试品中待测元素的含量。
特点
原子吸收分光光度法具有以下特点:
①灵敏度高:常规分析法对大多数元素可达到ppm级;利用特殊手段可达到ppb级的浓度范围;
②精密度好:一般测定RSD约为1%~3%,利用特殊方法精密度可小于1%。
③应用范围广:周期表中70多种元素可利用该法测定:
④干扰少:原子吸收光谱为分立的锐线光谱,且谱线重叠性少,干扰性小;
⑤试样用量少:采用石墨炉无火焰原子吸收法,每次测量仅需5~20μl试液或0.05~10mg的固体试样;
⑥快速简便,易于自动化:液体试样常可直接进样,一般样品无需进行预分离处理,新型号商品仪器的进样和测定步骤全部自动化完成。
原子吸收分光光度法应用的主要限制是:该法只能进行
无机元素的含量分析,不能直接用于有机化合物的含量分析和结构分析;另外,常规原子吸收分光光度法每测一种元素,要更换一次
空心阴极灯光源,不能同时进行多元素分析。
使用要求
所用仪器为
原子吸收分光光度计,它由光源、原子化器、单色器、背景校正系统、自动进样系统和检测系统等组成。
一、 光源:常用待测元素作为阴极的空心阴极灯。
二.、原子化器 主要有四种类型:
火焰原子化器、
石墨炉原子化器、氢化物发生原子化器及冷蒸气发生原子化器。
(1)火焰原子化器:由雾化器及燃烧灯头等主要部件组成。其功能是将供试品溶液雾化成气溶胶后,再与燃气混合,进入燃烧灯头产生的火焰中,以干燥、蒸发、离解供试品,使待测元素形成基态原子。燃烧火焰由不同种类的气体混合物产生,常用乙炔 空气火焰。改变燃气和助燃气的种类及比例可以控制火焰的温度,以获得较好的火焰稳定性和测定灵敏度。
(2)石墨炉原子化器:由电热石墨炉及电源等部件组成。其功能是将供试品溶液干燥、灰化,再经高温原子化使待测元素形成基态原子。一般以石墨作为发热体,炉中通入保护气,以防氧化并能输送试样蒸气。
(3)氢化物发生原子化器:由
氢化物发生器和原子吸收池组成,可用于砷、锗、铅、镉、硒、锡、锑等元素的测定。其功能是将待测元素在酸性介质中还原成低沸点、易受热分解的氢化物,再由载气导入由石英管、加热器等组成的原子吸收池,在吸收池中氢化物被加热分解,并形成基态原子。
(4)冷蒸气发生原子化器:由汞蒸气发生器和原子吸收池组成,专门用于汞的测定。其功能是将供试品溶液中的汞离子还原成汞蒸气,再由载气导入石英原子吸收池,进行测定。
三、单色器:其功能是从光源发射的电磁辐射中分离出所需要的电磁辐射,仪器光路应能保证有良好的光谱分辨率和在相当窄的光谱带(0.2nm)下正常工作的能力,波长范围一般为190.0~900.0nm。
四、检测系统:由检测器、信号处理器和指示记录器组成,应具有较高的灵敏度和较好的稳定性,并能及时跟踪吸收信号的急速变化。
五、背景校正系统:背景干扰是原子吸收测定中的常见现象。背景吸收通常来源于样品中的共存组分及其在原子化过程中形成的次生分子或原子的热发射、光吸收和光散射等。这些干扰在仪器设计时应设法予以克服。常用的背景校正法有 以下四种:连续光源(在紫外区通常用氘灯)、塞曼效应、自吸效应、非吸收线等。
在原子吸收分光光度分析中,必须注意背景以及其他原因引起的对测定的干扰。仪器某些工作条件(如波长、狭缝、原子化条件等)的变化可影响灵敏度、稳定程度和干扰情况。在火焰法原子吸收测定中可采用选择适宜的测定谱线和狭缝、改变火焰温度、加入络合剂或释放剂、采用标准加入法等方法消除干扰;在石墨炉原子吸收测定中可采用选择适宜的背景校正系统、加入适宜的基体改进剂等方法消除干扰。具体方法应按各品种项下的规定选用。
测定法
标准曲线法
在仪器推荐的浓度范围内,制备含待测元素的对照品溶液至少3 份,浓度依次递增,并分别加入各品种项下制备供试品溶液的相应试剂,同时以相应试剂制备空白对照溶液。将仪器按规定启动后,依次测定空白对照溶液和各浓度对照品溶液的吸光度,记录读数。以每一浓度3 次吸光度读数的平均值为纵坐标、相应浓度为横坐标,绘制标准曲线。按各品种项下的规定制备供试品溶液,使待测元素的估计浓度在标准曲线浓度范围内,测定吸光度,取3 次读数的平均值,从标准曲线上查得相应的浓度,计算元素的含量。
标准加入法
取同体积按各品种项下规定制备的供试品溶液 4份,分别置4 个同体积的量瓶中,除(1)号量瓶外,其他量瓶分别精密加入不同浓度的待测元素对照品溶液,分别用去离子水稀释至刻度,制成从零开始递增的一系列溶液。按上述
标准曲线法自“将仪器按规定启动后”操作,测定吸光度,记录读数;将吸光度读数与相应的待测元素加入量作图,延长此直线至与含量轴的延长线相交,此交点与原点间的距离即相当于供试品溶液取用量中待测元素的含量。再以此计算供试品中待测元素的含量。此法仅适用于第一法标准曲线呈线性并通过原点的情况。当用于杂质限度检查时,取供试品,按各品种项下的规定,制备供试品溶液;另取等量的供试品,加入限度量的待测元素溶液,制成对照品溶液。照上述标准曲线法操作,设对照品溶液的读数为a,供试品溶液的读数为b,b 值应小于(a-b)。
海上应用
原子吸收分光光度法用于分析海水中的痕量元素时,一般要预先浓缩。如用吡咯啶
二硫代氨基甲酸铵络合,用
甲基异丁酮萃取,可测定海水中Co、Cu、Fe、Pb、Ni、Zn等元素;;用Che-lex-100
螯合树脂可富集海水中Ag、Bi、Cd、Cu、In、Pb、Mo、Ni、Th、W、V、Mn及Zn等元素,洗提后可用原子吸收光度法测定。
近来已有人直接利用石墨炉-原子吸收分光光度法测定海水中的Mn和Fe。海水中加入EDTA可大大降低Cd的原子化温度,避免了NaCl的基体干扰,使之可以不必预浓缩而直接测定沿岸水中的Cd。海水中的锌经蒸馏水稀释 一倍后也可直接测定。