火焰光度法和原子吸收分光光度法

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制盐工业手册》第1781页（1916字）

(一)火焰光度法

属于发射光谱分析法范畴，是利用火焰作激发光源，利用光电检测系统来测量被激发元素所发射的辐射强度。火焰光度法具有谱线简单、重现性好、设备简单，操作简捷、灵敏度和准确度较高等优点。

火焰光度计一般包括三个部分：光源、单色器和光度计。光源主要由供气系统、喷雾器和燃烧器组成；单色器常用滤光片、棱镜或光栅；光度计是检测系统，由光电池和灵敏检流计组成。

试样溶液被喷射成雾状，与可燃气体混合，进入喷灯上燃烧，使被测元素在火焰中受到激发而产生光谱。滤光片将被测元素的单色光分离出来，用硒光电池将光信号转变成电信号，并在检流计上读数。一般的火焰光度计常用于测定钾、钠、钙、锂等。

用火焰光度法进行定量测定时，元素发射出的谱线强度与元素在试样溶液中浓度的关系，可用(7－2－5)经验式表示：

即 I=ac^b (7－2－5)

式中 I——谱线强度

C——元素在试液中浓度

a——常数，与试液的蒸发、激发过程和试样组成等有关

b——自吸系数，当浓度很低时，自吸现象可忽略不计，即b=1，则谱线强度与

试样溶液中被测元素的浓度成正比：

I=ac

(二)原子吸收分光光度法

又称原子吸收光谱法，是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线(被测定元素的特征谱线)的吸收作用来进行定量分析的一种方法。

1．原子吸收分光光度法基本原理

(1)共振线与吸收线 原子在两个能态之间的跃迁，伴随着能量的发射和吸收，原子可具有多种能级状态，当原子受外界能量激发时，其最外层电子可能跃迁到不同能级，因此可能有不同的激发态。电子从基态跃迁到能量最低的激发态(第一激发态)时，要吸收一定频率的光，它再跃迁回基态时，则发射出相同频率的光(谱线)，这种谱线称为共振发射线(简称共振线)。使电子从基态跃迁至第一激发态所产生的吸收谱线称为共振吸收线(也简称为共振线)。

各种元素的原子结构和外层电子排列不同，不同元素的原子从基态激发至第一激发态(或由第一激发态跃迁返回基态)时，吸收(或发射)的能量不同，因而各种元素的共振线各有其特征性，这种共振线是元素的特征谱线。从基态到第一激发态间的直接跃迁又最易发生，因此对大多数元素来说，共振线是元素的灵敏线。在原子吸收分光光度分析中，就是利用处于基态的被测原子蒸气对从光源辐射的共振线的吸收来进行分析的。

(2)原子吸收分光光度法定量分析公式 共振线被基态原子吸收的程度与原子蒸气的厚度(即火焰的厚度)和试样蒸气中基态原子浓度的关系，同比色分析法一样，在一定条件下符合朗伯－比耳定律。即

式中 A——吸光度

I₀——光源发射的被测元素“共振线”的强度

I——火焰中被测元素吸收后的透射光强度

K′——原子吸收系数

N₀——试样蒸气中基态原子的浓度

L——共振线所通过原子蒸气的厚度

2．原子吸收分光光度计 由光源(空心阴极灯)、原子化系统、分光系统与控制系统组成。其仪器的构造原理与一般的分光光度计相类似。

原子吸收分光光度法具有测定元素多、干扰少、准确度高、选择性强、灵敏度高和速度快等特点。常用于冶金、机械、硅酸盐工业、海洋化工、医药卫生、农业与环境保护等部门，可直接测定金属元素及间接测定非金属元素共70多种。