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儀器分析Ch10 火焰原子光譜 (基本原理 (火焰的功用 ((1)將固態或液態樣品蒸發為氣態, (2) 將氣態化合物分解為簡單分子或原子, (3)…
儀器分析Ch10
火焰原子光譜
基本原理
火焰的功用
(1)將固態或液態樣品蒸發為氣態
(2) 將氣態化合物分解為簡單分子或原子
(3) 將原子分解為離子和發射光譜
霧化 (nebulization)
樣品溶液被高壓氣流噴射變成十分細小的霧狀液滴
此氣流將樣品噴入加熱區
去溶劑化 (desolvation)
溶劑蒸發掉而產生細小的固體分子氣溶膠
固體分子
氣化
解離
氣態分子
受激發
發射分子光譜
解離
原子氣體
受激發
發射原子光譜
解離
離子及電子
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原子譜線寬度
△E=E₂-E₁ = h(λ₂ - λ₁) = hλ₀
通常譜線變寬的原因
(1)杜卜勒效應 (Doppler effect)
快速移動的原子
若朝偵測器方向移動
波長減少
杜卜勒位移(Doppler shift)
大小與原子朝向偵測器之速度或遠離偵測器的速度成正比
原子朝偵測器方向移動
較高頻率之發射或吸收峰，其波長減少
原子朝遠離偵測器方向移動時
較低頻率之發射或吸收峰，其波長增加
若遠離偵測器方向
波長增加
(2) 原子碰撞產生的壓力效應 (pressure effects)
壓力增大
吸收或發射物種的碰撞增加
基態能階發生小變化
吸收或發射譜線變寬
其他粒子間之碰撞頻率增加
(3) 不準度效應 (uncertainty effect)
有些躍遷能階之壽命很短
導致躍遷時間不準
造成譜線變寬
激發態的壽命甚短
依不準度原理 (uncertainty principle)
量測的最少時間必須等於或大於一個拍擊 (beat) 的週期
(4) 電場及磁場效應 (electric and magnetic field effect)
則曼效應 (Zeeman effect)
原子蒸氣在一強磁場作用下
原子的電子能階將會分裂
使每一原子之躍遷均產生數條吸收譜線
總吸收度與分裂前的原來譜線吸收度相等
相差約0.01nm
分類
原子化(atomization)
將樣品轉化為原子蒸氣的過程
有不同的原子化溫度
敏感度可達到10-9~10-6克之範圍
具有迅速及選擇性的優點
火焰分析法的干擾及消除方法
火焰分析法的干擾
(1)譜線干擾
(1)吸收線與相鄰譜線不能完全分離
(2) 待測元素的分析線與共存元素的吸收線重疊
消除干擾
採用減小狹縫寬度
降低燈電流
採用其他分析線
(2)背景吸收干擾
分子吸收
指原子化過程中生成的氣態分子、氧化物、氫氧化物、和鹽類對輻射的吸收
而產生寬帶吸收
消除干擾
高溫火焰來分解鹼金屬鹵化物
鹼金屬鹵化物
光散射
使吸收值增加
產生正誤差
使待測元素的吸光度增加
消除干擾
利用零點扣除 ( 調零 )
(3)化學干擾
待測元素與共存元素發生化學反應
引起原子化效率的改變所造成的影響
消除干擾
使用高效率霧化器
使用高溫火焰
加入各種抑制劑
( 4)電離干擾
元素在高溫火焰中會產生電離
使基態原子減少
降低靈敏度
消除干擾
加入某些易電離物質
產生大量電子
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(5)物理干擾
溶液的物理性質
表面張力
粘度
比重
影響
霧化效率
消除干擾
標準添加法
使樣品溶液的濃度及組成儘量接近標準溶液
進入火焰試樣量
溫度