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第1楼2006/07/01
⑵ 电离反应
在高温火焰中,部分自由金属原子获得能量而发生电离M←→Mt+e
电离程度随被分析元素浓度的增加而降低,从而导致曲线向上弯曲。
原子的电离反应与分子的离解反应相类似,可以象处理离解反应一样。火焰温度不仅决定了自由原子的电离常数,而且决定了自由原子在高温介质中的电离度,同时火焰温度还决定了化合物离解成自由原子的离解常数和离解度。因此,在评价火焰中自由原子生成程度时,必须同时考察该化合物的离解和自由原子的电离。
⑶ 化合反应
在火焰反应中,被离解的金属原子还可以与火焰中的氧发生化合反应,生成难离解的氧化物,这是火焰原子吸收分析中遇到的主要困难之一,自由原子的化合:
M+O←→MO
在热力学平衡条件下,火焰中的自由原子浓度则用下式表示
[M]=K*([MO]/[O])
K*是氧化物的离解常数,在一定温度下,[M]与[O]成反比关系,由于燃气与助燃气之比直接决定了火焰中氧原子的浓度,所以,改变燃比比可改变氧原子的浓度,进而改变金属氧化物的生成程度。
在富烃火焰中,氧的浓度低,有利于自由金属原子的生成,对于某些氧化物离解能大的元素,利用富燃焰可以避免这些元素在火焰中重新合成难解离的氧化物,从而提高分析灵敏度。
⑷ 还原反应
在富燃空气-乙炔火焰中,由于燃烧不完全,火焰介质中仍存在相当多的原子碳、固体碳微粒、CH、CO以其它的化学物质,此外还有一些与大气作用产生的含氮化合物,这些燃烧反应产生的付产物具有强烈的还原性,能够使火焰中的氧化物还原成金属原子。
MO+C→M+CO
MO+NH→M+N+OH
由于富燃火焰的强还原性,使生成的自由金属原子受到强烈还原气氛的保护,使自由金属原子的寿命延长。由此可见,富燃火焰的强还原性,对于测定那些易形成难熔氧化物的元素是极为有利的。
二、自由原子在火焰中的空间分布
自由原子在火焰区域内不是均匀分布的,不同区域内的原子浓度直接由被测元素化合物的特性和火焰的性质来决定。火焰的区域不同,其所表现的性质也不同,它们与燃气种类,助燃气与燃气比例、试液的溶剂性质和雾化溶液的组成等一系列因素密切相关。在实际工作,以燃助比的影响最为明显,不同元素的自由原子分布随火焰高度不同也各不相同,因此,实际应用时必须仔细调节燃烧器高度,使测量光束从具有最大自由原子浓度区域内通过以保证测定中获得最大的吸收信号。
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第2楼2006/07/01
三﹑原子化效率
原子化效率是决定原子吸收光谱分析灵敏度的一个主要因素,通常,原子化效率fa用火焰中某元素的自由原子数No与该元素在火焰中的不同形态(原子、离子、化合物、激发态等)组成的原子总数N的比值定义
fa=No/N
由于不同元素的反应能力不同,在火焰中形成稳定化合物或产生自由原子的速度不同,即使同一元素,在不同火焰环境中生成的化合物形态也不同,所以,其原子化效率也不同。由此可见,原子化效率严格来说仅在指定的火焰条件下才有意义。
影响火焰中元素的原子化效率的因素很多,其主要影响因素有:
⑴ 火焰的温度和组成,对于易形成难熔氧化物元素,提高火焰温度,使用富燃焰和有机溶剂,减少氧分压,改善火焰的还原性都可以提高这些火焰的原子化效率,而对于易熔化合物,则可以选择较低的火焰温度的适当的火焰组成。
⑵ 火焰中的化学干扰,特别是对于那些易于重新化合成难熔氧化物和合金的元素,在工作中应保持火焰在还原状态下。
⑶ 电离干扰,对于那些电离电位低的元素,如碱金属,电离效应将严重影响这些元素的原子化效率。在试液中加入更易电离的元素,可以有效地抑制电离效应,改善原子化效率。除上述因素外,原子化效率还受到供样速度的影响。一般来说,供样速度过大,火焰需消耗大量的热能以蒸发样品,从而造成火焰的温度下降,不利于原子化;供样速度过小,进入火焰中的衷情原子数目降低,吸收值也要下降。不同类型的火焰具有不同的最佳供样速度,这也是在实际工作中应加以调节的。