原子吸收光谱法习题及答案

原子吸收分光光度法

1．试比较原子吸收分光光度法与紫外-可见分光光度法有哪些异同点？

答：相同点： 二者都为吸收光谱，吸收有选择性，主要测量溶液，定量公式：A=kc，仪器结构具有相似性．

不同点： 原子吸收光谱法 紫外――可见分光光度法 (1) 原子吸收 分子吸收 (2) 线性光源 连续光源

(3) 吸收线窄，光栅作色散元件 吸收带宽，光栅或棱镜作色散元件 (4) 需要原子化装置 (吸收池不同) 无 (5) 背景常有影响，光源应调制

(6) 定量分析 定性分析、定量分析

(7) 干扰较多，检出限较低 干扰较少，检出限较低 2．试比较原子发射光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法有哪些异同点？ 答：相同点：属于原子光谱，对应于原子的外层电子的跃迁；是线光谱，用共振线灵敏度高，均可用于定量分析．

不同点： 原子发射光谱法 原子吸收光谱法 原子荧光光谱法 (1)原理 发射原子线和离子线 基态原子的吸收 自由原子(光致发光) 发射光谱 吸收光谱 发射光谱 (2)测量信号 发射谱线强度 吸光度 荧光强度 (3)定量公式 lgR=lgA + blgc A=kc If=kc

(4)光源作用不同 使样品蒸发和激发 线光源产生锐线 连续光源或线光源 (5)入射光路和检测光路 直线 直线 直角 (6)谱线数目 可用原子线和 原子线(少) 原子线(少) 离子线(谱线多)

(7)分析对象 多元素同时测定 单元素 单元素、多元素 (8)应用 可用作定性分析 定量分析 定量分析 (9)激发方式光源 有原子化装置 有原子化装置

(10)色散系统棱镜或光栅 光栅 可不需要色散装置

(但有滤光装置) (11)干扰 受温度影响严重 温度影响较小 受散射影响严重 (12)灵敏度 高 中 高 (13)精密度 稍差 适中 适中

3．已知钠蒸气的总压力（原子＋离子）为1.013(l0-3Pa，火焰温度为2 500K时，电离平衡常数（用压力表示）为4.86(l0-4Pa。试计算： （1）未电离钠原子的分压和电离度;

(2) 加入钾为缓冲剂，电子分压为为1.013(l0-2Pa时未电离的钠原子的分压。 (3) 设其它条件（如温度等）不变，加入钾后的钠原子线发射强度和吸光度的相对变化。 [提示：火焰气态原子行为可近似看成“理想”气体，即p=nkT。火焰气体的电离忽略不计]

解：(1)Na＝＝Na+ + e

a b b

则未电离的钠原子的分压为5.135×10-4Pa 电离度

(2)加入钾缓冲剂

即

则钠原子占总的分数为

(3)A=K’N0, N0为基态原子数．(Iij = Aij E i N1, ) A1=K’·0.506N, A2=K’·0.954N

4．设测定硅时，N2O-乙炔焰温度为3 000±100 K，Si I 251.9 nm上能级的能量为4.95eV，下能级的能量为0.0279eV。试计算谱线发射强度及吸光度因温度变化引起的相对波动（即(I / I及(A / A值）。

[提示：从温度变化导致波耳兹曼因子e-E/kT变化去考虑]

解：已知λ=251.9nm， k=1.380×10-23J·K-1, 用eV表示为k=8.614×10-5eV·K-1,

谱线251.9nm对应的能量为4.95eV，在此温度下，基态原子数占绝大多数，认为N0代替总的原子数N． 则

于是将Ni对T求导数，得到

(1)发射线强度与激发态原子数成正比，则温度变化引起的谱线发射强度的相对变化为 (Ei=4.95– 0.0279=4.922eV) T=2900K时， T=3000K时， T=3000K时，

(2)吸光度A与基态原子数成正比，于是温度变化引起的吸光度相对波动为 统计权重比为1 T=2900时， T=3000时， T=3100时，

5．用原子吸收法测定元素M时。由未知试样得到的吸光度为0.435，若9毫升试样中加入1毫升100mg·L-1的M标准溶液，测得该混合液吸光度为0.835．问未知试液中M的浓度是多少？

解：标准加入法

解得cx=9.81mg·L-1 6．测定镍时所得数据如下： 吸光度

加入镍量/μg·200mL-1 空白 样品

0.0020

0.0090 0

0.0214

0.0284 2.00

0.0414

0.0484 4.00

0.0607

0.0677 6.00

应用标准加入法求出样品中的镍含量。

解：此系标准加入法，但空白视为一个样品，亦需作标准加入线，分别求出Fe含量，然后相减，或将两条线作在一张图上，直接取差值。

V空白=0.2，V样品=0.9143，V实际=V样品–V空白=0.714μg·200mL-1 cx=0.714/200=3.57×10-3μg·mL-1 7．试指出下列说法的错误：

（1）原子吸收测量时，采用调制光源也可以消除荧光干扰。 (2) 原子荧光是一种受激发射。

（3）原子化器温度越高，自由原子密度越大。

（4）用氘灯校正背景时，氘灯同时起着内标线的作用，可以校正附随物质的干扰效应。 答：(1)荧光产生是由于受光源来的光刺激产生的，从光源来的光成为调制信号，那么由此引起的荧光也会成为调制信号，因此不能消除荧光干扰。

(2) 对于处于高能级i的粒子，如果有频率恰好等于(Ei-Ej)/h的光子接近它时，它受到这

一外来光子的影响，而发射出一个与外来光子性质完全相同的光子，并跃迁到低能级j。这类跃迁过程为受激发射。受激发射产生的是与激发光同等性质的光． 气态原子吸收辐射能后跃迁至高能态，在很短时间内（约10-3s），部分将发生自发的辐射跃迁而返回低能态或基态，这种二次辐射即为原子荧光。原子荧光波长可以与辐射光的波长不同。

(3)原子化器温度越高，激发态原子密度越大，基态原子密度变小。对易电离的元素，温度高，容易电离。

(4)氘灯产生连续辐射，仅能校正背景，起不到内标线的作用。干扰线比氘灯谱带宽度窄得多，则吸收近似为0，不能校正．

8．在原子吸收分析中为什么要使用空心阴极灯光源？为什么光源要进行调制？

解：原子吸收光谱分析的光源应当符合以一基本条件：(1)谱线宽度“窄”(锐线)，有利于提高灵敏度和工作曲线的线性；(2)发射线、吸收线中心频率完全一致；(3)谱线强度大、背景小，有利于提高信噪比，改善检出限；(3)稳定，有利于提高测量精密度；(4)灯的寿命长． 空心阴极灯：(1)阴极元素与被测元素完全一致，中心频率与吸收线频率完全相同． (2)发射的谱线半宽度窄，是锐线光源。

产生锐线的原因：这与灯本身的构造和灯的工作参数有关系。从构造上说，它是低压的，故压力变宽小；从工作条件方面，它的灯电流低，故阴极强度和原子溅射也低，故热变宽和自吸变宽较小。正是由于灯的压力变宽、热变宽和自吸变宽较小，致使灯发射的谱线半宽度很窄。

调制原因：为了消除热激发自发发射的干扰，对光源进行调制，使光源发射的信号成为交变信号。因此在一定温度下热激发自发发射是一个恒定的直流量，就可以与空心阴极灯的发射相区别。光源调制方法：电调制――方波脉冲电源供电；机械调制。

9，用氘灯校正背景时，设单色仪的倒线色散率为7nm·mm-1，其出射狭缝与入射狭缝几何宽度均为0.1mm，若吸收线的半宽度为0.002nm，试计算： （1）单色仪的有效带宽为多少nm？

(2) 线吸收最大使氘灯透射强度减少的百分数。 解：(1)单色仪的有效带宽为W=7×0.1=0.7nm (2)0.002/0.7=0.3%

10．原子荧光分光光度计的构造有何特点？为什么？ 答：原子荧光分光光度计的基本构造与原子吸收仪器相似，但光源应置于与单色仪光轴相垂直的位置，目的是为了消除透射光以荧光测量的干扰。

激发光源必须进行调制，消除原子化器中被测原子热激发自发发射的干扰。 光源强度大，检测器放大倍数高，以提高测定的灵敏度。

11．原子吸收分析的灵敏度定义为能产生1 %吸收（即0.0044吸光度）时，试样溶液中待测元素的浓度（单位：(g/mL/1%或(g/g/1%）。若浓度为0.13(g·mL－1的镁在某原子吸收光谱仪上的测定吸光度为0.267。请计算该元素的测定灵敏度。 解：依条件，有 x=2.14×10-3μg·mL-1

12.原子吸收分光光度法所用仪器有哪几部分组成，每个主要部分的作用是什么？ 答：单光束原子吸收分光光度计由光源、原子化器、单色器和检测系统四部分组成。 光源：发射待测元素的特征谱线，供吸收测量用。

原子化器：将被测试样气化分解，产生气态的基态原子，以便吸收待测谱线。 分光系统(单色器)：将欲测的谱线发出并投射到检测器中，滤除其它非吸收谱线的干扰。 检测系统：使光信号转化为电信号，经过放大器放大，输入到读数装置中进行测量。 (1)光电元件――把来自分光系统的光吸收信号转变成便于放大、读数的电信号；(2)放大