2014 第三章 原子吸收光谱法 作业答案

第三章 原子吸收光谱法 作业答案

一、选择题(每题只有1个正确答案) （2分?10=20分）

1. 由温度引起的原子吸收线变宽称为（ ）。 [ B ]

A. 自然宽度 B. 多普勒变宽 C. 压力变宽 D. 场致变宽

2. 最早对原子吸收现象给予科学解释的是（ ）。 [ B ] A. 英国化学物理学家 渥拉斯通(W.H.Wollaston) B. 德国光谱物理学家 基尔霍夫(G.Kirchhoff) C. 澳大利亚物理学家 沃尔什(A.Walsh) D. 瑞典物理学家 西格(K.M.Siegbahn)

3. 空心阴极灯外壳一般根据其工作波长范围选用不同材料制作，若工作波长在350nm以上，应选用的材

料为（ ）。 [ A ] A. 玻璃 B. 石英 C. NaCl晶体 D. KBr晶体

4. 当吸收线半宽度一定时，积分吸收系数K? 与峰值吸收系数K0 ( )。 [ A ]

A. 成正比 B. 成反比 C. 无关 D. 无法判断

5 . Mg、Mo、W是易生成氧化物、氧化物又难解离、易电离元素，用AAS法测其含量时，最佳火焰为（ ）。

[ B ]

A. 中性火焰 B. 富燃火焰 C. 贫燃火焰 D. 高温贫燃火焰

6. 下图为实验测得的原子吸收光谱的灰化曲线①和原子化曲线②，根据此图，请选择最佳的原子化温度范

围（ ）。 [ D ]

A.1600～2000℃ B.2000～2300℃ C. 2300～2500℃ D. 2500～2800℃

7. 用AAS测量铝锭中Zn含量时，其吸收线波长为213.96nm，应选择（ ）溶解试样。 [ B ]

A. 硫酸(H2SO4) B. 盐酸(HCl) C. 磷酸(H3PO4) D. 氟化氢(HF)

8. 使用一台具有预混合缝形燃烧器的原子吸收分光光度计，采用普通的燃气和助燃气，发生下列情况，你

建议采取的补救办法是（ ），分析灵敏度低，怀疑在火焰中形成氧化物粒子。 [ B ] A. 采用贫燃火焰 B. 采用富燃火焰 C. 采用中性火焰 D. 没有办法

9．正常燃烧的火焰结构由预热区、第一反应区、中间薄层区和第二反应区组成，原子吸收光谱分析时，

试样原子化主要在( )进行。 [ C ]

A. 预热区 B. 第一反应区 C. 中间薄层区 D. 第二反应区

10. 在测定Ba时，做了两个实验：在纯水中测量Ba的吸光度，绘制A?c曲线（如图中的1），曲线是弯

曲的，但加入0.2% KCl后，再测量Ba的吸光度，绘制A?c曲线，直线性很好，（如图中的2）加入KCl主要消除了( )。 [ D ]

A. 光谱干扰 B. 物理干扰 C. 化学干扰 D. 电离干扰

二、解释下列名词（3分?5 =15分）

1. 积分吸收

吸收线轮廓内的总面积即吸收系数对频率的积分称为积分吸收。 2. 振子强度

表示被入射光ν激发的每个原子的平均电子数。 3. 光谱通带

指通过单色器出射狭缝的光的波长范围，公式：W = D·S。 4. 基体改进剂

石墨炉原子吸收光谱分析中，加入某些化学试剂于试液或石墨管中，改变基体或被测元素化合物的热稳定性，避免化学干扰，这些化学试剂称为基体改进剂。 5. 特征浓度

把能产生1%吸收或产生0.0044吸光度时所对应的被测元素的质量浓度称为元素的特征浓度。单位：?g.mL-1/1% 或 ?g.mg-1/1%

三 简答题（6分?4=24分，3题11分，共35分）

1 锐线光源必须满足何种条件？

① 必须能发射待测元素的共振线， (1分) ② 发射线的半宽度远小于吸收线的半宽度， (2分) ③ 发射线的中心频率与吸收线的中心频率一致， (2分) ④ 强度足够大 (1分) 2 何为同步电源调制？原子吸收光谱为什么要进行同步电源调制？

同步电源调制：一般用285Hz或400Hz的方波脉冲供电，将光源与检波放大器的电源进行同步调制。称同步电源调制。 (2分)

作用：(1) 可以把直流信号滤去，使测量信号变为纯吸收的交流信号，提供交流放大，消除背景发射的干扰。 (2分)

(2) 方波脉冲供电以很小的平均灯电流，就能获得很强的锐线辐射，改善了放电特征，提高了信噪比，延长了灯的寿命。 (2分) 3 试比较石墨炉原子吸收光谱分析法与火焰原子吸收光谱分析法的优缺点。 答： 优 点 缺 点 石墨炉原子化法 ① 原子化效率高，几乎达100%。(1分) ① 重现性及精密度较差 ② 取样量少 ② 操作较复杂， ③ 绝对灵敏度高，检出线低 仪器结构复杂，价格较高贵。 ③ 干扰较大 基体效应、化学干扰较严重，有记忆效应，背景较强。 ① 重现性及精密度好 ② 操作简单， 仪器结构简单 ① 原子化效率低(一般低于30%) ② 取样量较多 ③ 灵敏度提高受限，检出限偏高 火焰原子化法 ③ 干扰小 基体效应及记忆效应较小。

4 简述原子吸收光谱法用氘灯校正背景吸收的原理及缺点。

锐线光源测定的吸光度值为原子吸收与背景吸收的总吸光度。氘灯连续光源所测吸光度为背景吸收，因为在使用氘灯连续光源时，被测元素的共振线吸收相对于总入射光强度是可以忽略不计的，因此氘灯连续光源的吸光度值即为背景吸收。将锐线光源吸光度减去氘灯连续光源吸光度值，即为校正背景后的被测元素的吸光度值。氘灯校正背景装置简单，可校正吸光度为0.5以内的背景干扰，提高了测定的准确度。

(4分) 缺点：①只能在氘灯辐射较强的波长范围(190?350nm)内应用。 (1分)

②氘灯连续光源法对高背景吸收的校正也有困难。 (1分)

5 简述原子吸收光谱分析原子化过程的主要副反应

（1）基态原子蒸气进一步被激发和电离

Mo(g)

M*(g)

M+(g) + e- (2分)

（2）在乙炔-空气火焰中形成单氧化物(MO)或单氢氧化物 (MOH)

在乙炔-空气火焰燃烧过程中，存在着O、OH、C、CO、CH等气态分解产物，某些金属元素的基态气态原子易形成难离解的单氧化物(MO)或单氢氧化物 (MOH) ，使基态原子数减少，使测定方法的灵敏度降低，并且这些MO和MOH分子可能被激发，形成分析光谱干扰。

Mo(g) + O → MO(g) Mo(g) + OH → MOH(g)

MO*(g) (2分) MOH*(g) (2分)

四 计算题（4分+4分+8分+4分+10分=30分）

1. 计算火焰温度2000K时，Ba 553.56nm谱线的激发态与基态原子数的比值。 已知gi/g0=3。 解：已知 T=2000K ?=553.56nm gi/g0=3

4.136?10?15eV?S?3?1010cm?S?1??2.242(eV) (2分) Ei??553.56?10?7cmhc

NigE?iexp(?i)N0g0KT?3exp(?2.242?6)?6.81?108.618?10?5eV?K?1?2000K (2分)

2. 在火焰温度为3000K时，Cu 324.75nm谱线的热变宽为多少？ (ArCu=63.54) 解：已知 T=3000K ?0 =324.75nm ArCu=63.54

??D?7.16?10?7?0

TAr3000?1.6?10?3(nm)63.54 (2分)

?7.16?10?7?324.75 (2分)

3. 某原子吸收光谱仪的单色器的倒线色散率为2.0nm.mm-1，欲测定Si 251.61nm的吸收值，为了消除多重

线Si 251.43nm和Si 251.92nm的干扰，应采取什么措施？计算说明。

已知：D =2.0nm.mm-1 ?分 =251.61nm ?干(1) =251.43nm ?干(2) =251.92nm

解：调节狭缝 (2分) △?1=?分-?干(1)=251.61-251.43=0.18nm (1分)

△?2=?干(2)- ?分=251.92-251.61=0.31nm (1分)

狭缝调节使距离分析线最近的251.43nm干扰线不能通过，则干扰线251.92nm也就不能通过。 则：W = 2△?1=2×0.18nm = 0.36nm (2分)

S = W/D = 0.36nm/2nm.mm-1 =0.18mm (2分) 即调节狭缝小于0.18mm，就能消除两条干扰线的干扰。

4. 为检查原子吸收光谱仪的灵敏度，以2?g.mL-1的Be标准溶液，用Be 234.86nm的吸收线测得透射比为

35%，计算其灵敏度？

已知：T=35% ρs=2?g.mL-1

解：A?lg1100?lg?0.4559 (2分) T35A?2?0.0044?1?1.93?10?2(μg.mL/1%) (2分)

0.4559 S??s?0.00445. 已知用原子吸收光谱法测镁时的灵敏度为0.005?g.mL-1，试样中镁的含量约为0.01%，配制试液时最适

宜质量浓度范围是多少？若配制50mL试液，应该称取多少克试样？

解：① 在原子吸收光谱中，吸光度在0.15~0.6范围内测量的准确度最高。 (2分)

则根据 S = ρs×0.0044/A

A =0.15 时 ρs =34.1S

A=0.5 时 ρs =136.4S

则：最低浓度测量范围为：0.005×34.1=0.171 ?g/mL (2分) 最高浓度测量范围为：0.005×136.4=0.682 ?g/mL (2分) 最适合浓度范围为 0.171~0.682 ?g/mL ② 试样重量范围

最低 0.171×50/10-6×0.01% = 0.086g (2分) 最高 0.682×50/10-6×0.01% = 0.341g (2分) 一般称取0.1~0.35g为宜

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