實(shí)驗(yàn)室光譜儀器--原子吸收光譜儀中的火焰種類及結(jié)構(gòu)
?一、火焰的種類
????原子吸收光譜分析中常用的火焰有:空氣-乙炔、空氣-煤氣(丙烷)和一氧化二氮-乙炔等火焰。
???(1)空氣-乙炔。這是最常用的火焰。此焰溫度高(2300℃),乙炔在燃燒過程中產(chǎn)生的半分解物C*、CO*、CH*等活性基團(tuán),構(gòu)成強(qiáng)還原氣氛,特別是富燃火焰,具有較好的原子化能力。用這種火焰可測(cè)定約35種元素。
?? (2)空氣-煤氣(丙烷)。此焰燃燒速度慢、安全、溫度較低(1840～1925℃),火焰穩(wěn)定透明；鹧姹尘暗,適用于易離解和干擾較少的元素,但化學(xué)干擾多。
???(3)一氧化二氮-乙炔。由于在一氧化二氮(笑氣)中,含氧量比空氣高,所以這種火焰有更高的溫度(約3000℃)。在富燃火焰中,除了產(chǎn)生半分解物C*、CO*、CH*外,還有更強(qiáng)還原性的成分CN*及NH*等,這些成分能更有效地?fù)寠Z金屬氧化物中氧,從而達(dá)到原子化的目的。這就是為什么空氣乙炔火焰不能測(cè)定的硅、鋁、鈦、錸等特別難離解的元素,在一氧化二氮-乙炔火焰中就能測(cè)定的原因。一氧化二氮-乙炔火焰背景發(fā)射強(qiáng)、噪聲大,測(cè)定精密度比空氣-乙炔火焰差。一氧化二氮-乙炔火焰的燃燒速度快,為了防止回火必須使用縫長(zhǎng)50mm的燃燒器。笑氣是一種麻醉劑,使用時(shí)要注意安全。
二、火焰的類型
???(1)化學(xué)計(jì)量火焰。又稱中性火焰,這種火焰的燃?xì)饧爸細(xì)?基本上是按照它們之間的化學(xué)反應(yīng)式提供的。對(duì)空氣-乙炔火焰,空氣與乙炔之比為4:1。火焰是藍(lán)色透明的,具有溫度高,干擾少,背景發(fā)射低的特點(diǎn)。火焰中半分解產(chǎn)物比貧燃火焰高,但還原氣氛不突出,對(duì)火焰中不特別易形成單氧化物的元素,除堿金屬外,采用化學(xué)計(jì)量火焰進(jìn)行分析為好。
???(2)貧焰火焰。當(dāng)燃?xì)馀c助燃?xì)庵刃∮诨瘜W(xué)反應(yīng)所需量時(shí),就產(chǎn)生貧燃火焰。其空氣與乙炔之比為4:1至6:1。火焰清晰,呈淡藍(lán)色。由于大量冷的助燃?xì)鈳ё呋鹧嬷械臒崃?所以溫度較低。由于燃燒充分,火焰中半分解產(chǎn)物少,還原性氣氛低,不利于較難離解元素的原子化,不能用于易生成單氧化物元素的分析。但溫度低對(duì)易離解元素的測(cè)定有利。
???(3)富燃火焰。燃?xì)馀c助燃?xì)庵却笥诨瘜W(xué)反應(yīng)量時(shí),就產(chǎn)生富燃火焰？諝馀c乙炔之比為4:1.2～1.5或更大,由于燃燒不充分,半分解物濃度大,具有較強(qiáng)的還原氣氛。溫度略低于化學(xué)計(jì)量火焰,中間薄層區(qū)域比較大,對(duì)易形成單氧化物難離解元素的測(cè)定有利,但火焰發(fā)射和火焰吸收及背景較強(qiáng),干擾較多,不如化學(xué)計(jì)量火焰穩(wěn)定。
?三、火焰結(jié)構(gòu)
??? (1)預(yù)熱區(qū)又稱干燥區(qū)。其特點(diǎn)是燃燒不完全,溫度不高,試液在此區(qū)被干燥,呈固態(tài)微粒。
????(2)第一反應(yīng)區(qū)又稱蒸發(fā)區(qū)。它是一條清晰的藍(lán)色光帶。其特點(diǎn)是燃燒不充分,半分解產(chǎn)物多,溫度未達(dá)到最高點(diǎn)。干燥的固態(tài)微粒在此區(qū)被熔化蒸發(fā)或升華。這一區(qū)域很少作為吸收區(qū),但對(duì)易原子化,干擾少的堿金屬可進(jìn)行測(cè)定。
??? (3)中間薄層區(qū)又稱原子化區(qū)。其特點(diǎn)是燃燒完全,溫度高,被蒸發(fā)的化合物在此區(qū)被原子化。此層是火焰原子吸收光譜法的主要應(yīng)用區(qū)。
??? (4)第二反應(yīng)區(qū)。燃燒完全,溫度逐漸下降,被離解的基態(tài)原子開始重新形成化合物。因此這一區(qū)域不能用于實(shí)際原子吸收光譜分析。
進(jìn)行原子吸收光譜分析時(shí),燃燒器高度的選擇,也就是火焰區(qū)域的選擇。
