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第十四章 现代仪器分析简介 首 页
1 基本要求 [TOP]
1.1 熟悉原子吸收光谱法、荧光分析法、色谱法的基本原理；灵敏度和检出限的概念。
1.2 了解原子吸收分光光度计的基本结构和定量分析方法；荧光光度计的基本结构和定量分析方法；色谱分析的塔板理论、定性与定量分析的基本方法。 2 重点难点 [TOP] 2.1 重点
2.1.1 原子吸收光谱法、荧光分析法、色谱法的基本原理。
2.1.2 原子吸收光谱法、荧光分析法、色谱法的常用定量分析方法。 2.2 难点
色谱法分离理论。
3 讲授学时 [TOP]
建议4学时
4 内容提要 [TOP] 第一节 第二节 第三节 4.1 第一节 原子吸收光谱法 4.1.1 概述
原子吸收光谱法基于自由原子对辐射的吸收。选择一定波长的辐射光源，使与某一元素原子的基态和激发态跃迁能级对应，对辐射的吸收导致基态原子数减少。辐射吸收与基态原子浓度有关，即与待测元素的浓度相关。通过测定辐射的量，可获得样品中某元素的含量。 4.1.2 原理
当光源辐射出含有待测元素特征频率的光穿过试样蒸气时，被蒸气中待测元素基态原子所吸收，辐射光波强度减弱。原子吸收测量的基本关系式是：
A=Kc
1
基本要求 重点难点 讲授学时 内容提要 (14.1)
式中c为被测样品的浓度，k为与实验条件有关的常数。 4.1.3 原子吸收光谱仪
在雾化器中喷成细雾的样品液与燃气混合，送至燃烧器，被测元素在火焰中转化为原子蒸气，其基态原子吸收光源发射的特征频率，使谱线强度减弱，再经单色器分光后，由光电倍增管接收并经放大器放大，在读出装置中显示吸光度值或光谱图。
（一）光源 广泛使用的是空心阴极灯。
（二）原子化器 主要作用是将样品中待测元素转变成处于基态的气态原子。
（三）单色器 作用是将空心阴极灯发射的被测元素的共振线与其它发射线分开。常用的是平面光栅单色仪。
（四）检测系统 主要由检测器、放大器、对数变换器、指示仪表组成。在火焰原子吸收光谱法中，通常采用光电倍增管为检测器。 4.1.4 测量分析方法
（一）标准曲线法 配制一系列合适浓度的标准溶液，分别测定吸光度A。以A为纵坐标，浓度或含量c为横坐标，绘制标准曲线。在相同条件下测定试样的吸光度，从标准曲线上用内插法求出试样浓度。
（二）标准加入法 当试样组成复杂，标准溶液与试样组成之间差别较大并对测定有明显的影响时，采用标准加入法。取等量试样4-5份，第一份不加被测元素，其余各准确加入一系列已知浓度的被测元素，依次测定吸光度。作浓度—吸光度曲线。当被测试样中不含被测元素，曲线应通过原点；若曲线不通过原点，说明含有被测元素，其外延线与横坐标交点即为试样中被测元素浓度。
（三）灵敏度和检出限
（1）原子吸收分光光度法的灵敏度(S)定义为标准曲线的斜率，
S??A?c
(14.2)
在石墨炉法中也常使用特征质量表示灵敏度（绝对灵敏度）：与吸光度A=0.0044（即T=99%）对应的被测物质的质量。
St?m?0.0044A
(14.3)
其中A为被测定试样的吸光度，m为其待测元素的质量。
（2）信号能否被检测，同仪器噪音大小有直接关系。检出限(L.D)表征仪器能检出某元素的最小量，
2
一般定义为3倍于噪音电平?（即A=3?）所对应的待测元素浓度。
L.D?c?3?Am
(14.4)
Am为试样的平均吸光度，c为其待测元素的浓度, 噪音电平?为空白溶液吸光度的标准偏差(由连续测定至少10次的吸光度值算得)。 4.2 第二节 荧光分析法 [TOP] 4.2.1 概述
有些物质吸收某种波长的光而被激发，会发射出波长相同或波长更长的光，称为光致发光。光致发光分荧光和磷光两种，荧光是从第一激发态的最低振动能级返回基态各振动能级时的光辐射。荧光物质分子都有两个特征光谱，即激发光谱和发射光谱。固定发射波长，测定荧光发射强度随激发波长变化所得的光谱，称为激发光谱。固定激发波长，测定荧光发射强度随发射波长变化所得的光谱，称为发射光谱。
4.2.2 光强度与荧光物质浓度的关系
荧光物质吸收光能被激发后才发射荧光，其荧光强度与溶液中荧光物质吸收光能的程度及荧光效率有关。荧光物质被激发后，向各个方向发射荧光。为避免干扰，应该在垂直于激发光源的方向检测荧光强度。经过推导：
F = K c （14.5）
式中F为荧光发射强度，c为荧光物质浓度；K越大，荧光强度越大，测定灵敏度越高。它与激发时的摩尔吸收系数?有关，操作中应选?大的波长作为激发波长。 4.2.3 荧光光谱仪
（一）标准曲线法
用已知浓度的标准物质配制标准系列，逐一测定荧光强度，以荧光强度为纵坐标，标准溶液浓度为横坐标绘制成标准曲线。用未知样品的荧光强度在标准曲线中查出对应浓度。
（二）比例法
将某荧光物质的标准溶液的荧光强度Fs，浓度cs，样品的荧光强度Fx，浓度cx带入式（14.5）。按比例关系有cx=
Fx?csFs。当空白溶液不为0%时，则必须从Fs和Fx值中扣除空白溶液的荧光强度Fo：
cx =
Fs?FoFx?Fo?cs
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