原子吸收分光光度計的火焰都有哪些特性?本文小編將為大家介紹一下。
原子吸收分光光度計火焰的類型不同，其對不同波長的吸收能力不同，火焰本身的發(fā)射特性也不同，烴火焰在短波區(qū)具有較大的吸收，而氫火焰吸收較小，所以對那些共振線位于短波區(qū)的元素，如As、Se、Pb、Zn、Cd等，采用空氣-氫火焰，以減少火焰吸收的影響。
一、火焰組成
火焰的組成決定了火焰的氧化還原特性，并直接影響到待測元素化合物的分解及難解離化合物的形成，進而影響到原子化效率和自由原子火焰區(qū)中的有效壽命。影響火焰組成的因素較多，例如火焰的類型，同類火焰的燃助比，火焰的燃燒環(huán)境等。對于同一類型火焰，根據(jù)燃助比的變化可分為富燃焰、化學(xué)計量焰和貧燃焰。所謂化學(xué)計量焰是指燃助比例*符合該燃氣與助燃氣的燃燒反應(yīng)系數(shù)比。這種火焰溫度zui高，但火焰本身不具有氧化還原特性。富燃焰是指燃氣大于化學(xué)計量焰的燃助比中燃氣的火焰，這種火焰溫度雖然略低于化學(xué)計量焰，但它由于燃氣增加使得火焰中碳原子的濃度增高，使火焰中具有一定的還原性，有利于基態(tài)原子的產(chǎn)生;貧燃焰是指燃氣小于化學(xué)計量焰燃助比中燃氣的火焰，這種火焰溫度較低，并具有明顯的氧化性，此種火焰多用于堿金屬等易電離元素的測定。
在原子吸收光譜分析中，使用較多的是富燃焰，經(jīng)研究表明，在在空氣-乙炔火焰中，當(dāng)乙炔含量增加時，火焰中O、OH等氣體分壓降低，碳原子濃度增加，整個火焰還原性增強。當(dāng)碳和氧的光原子比C/O=1時，火焰組成和性質(zhì)發(fā)生突變，H2O 、CO2、 O2等氣體分子從火焰中*消失，O、OH等自由基濃度降低5個數(shù)量級，碳原子增高4數(shù)量級，火焰發(fā)亮，若再進一步增加乙炔量，固體碳粒濃度增加，火焰更亮，但還原性保持不變而火焰溫度下降。
使用有機溶劑噴入火焰，可以改變火焰的組成和特性。對于氫火焰，有機溶劑的引入只影響火焰溫度，原因是氫火焰燃燒產(chǎn)物是水，而水火是不相容的。不過，若將有機溶劑引入烴火焰，它不僅可作為附加熱源，提高火焰溫度，而且更重要的是改變了火焰的組成和反應(yīng)特性，根據(jù)有機溶劑內(nèi)C/O比的不同，可將溶劑分為三類，C/O比大于1的是還原性溶劑，這類溶劑如C6H6、C2H5OH等，它們可以提高高火焰的C/O比，C/O比等于1的是中性溶劑如CH3OH，它的引入不會改變火焰中的C/O比，C/O比小于1的是氧化性溶劑，如HCOOH、H2O等，它們引入將降低火焰的C/O比。
二、火焰的燃燒特性
著火極限，著火溫度和燃燒速度是火焰的燃燒特性，常統(tǒng)稱為火焰三要素。對于一個特點的燃氣和助燃氣混合氣體，只有燃氣在該混合氣體中的百分含量處于某一范圍內(nèi)，燃燒才能開始，并擴展到個混合氣體中，形成火焰。此燃氣的含量的上下限稱為著火極限。在著火極限內(nèi)，燃燒能夠自發(fā)地擴展到整個混合氣體的zui低溫度，稱為著火溫度?？扇蓟旌蠚怏w的某一點，其溫度一但達到著火溫度就開始燃燒，由于熱傳導(dǎo)作用，燃燒反應(yīng)的混合氣的這一點將傳播到鄰近氣層，若初始反應(yīng)產(chǎn)生的熱量除了補償由于熱傳導(dǎo)和輻射造成的損失外，還能將鄰近氣層的溫度提高到它的著火溫度，則燃燒反應(yīng)持續(xù)下去，并以恒定的速度傳播到整個可燃混合氣。形成火焰。此傳播速度就是該火焰的燃燒速度。火焰的三要素取決于可燃混合氣體的性質(zhì)和組成，初始壓力和溫度，燃燒器皿的結(jié)構(gòu)和器壁的性質(zhì)等眾多因素。
在實際使用中，火焰的燃燒速度是三要素中zui重要的因素，它直接影響著火焰的安全使用和穩(wěn)定的燃燒。火焰的燃燒速度與氣體成分、zui初溫度、濕度和氣流速度有關(guān)。要使火焰穩(wěn)定而安全地燃燒，應(yīng)使燃燒速度等于或小于氣流速度在火焰前沿上垂直分量，用數(shù)學(xué)方程式可表示為S。
氣流速度取決于供氣壓力、燃燒器的結(jié)構(gòu)和形狀，對于常用縫式燃燒器，在給足的供氣壓力下，氣流速度則取決于燃燒器的開口面積，縫寬而長，則氣流速度小，反之則大。
三﹑火焰溫度
原子吸收分光光度計的火焰溫度是火焰的主要特征之一，它對火焰中化合物的形成和離解以及待測元素原子化都起著重要作用。在火焰中，一方面可燃混合氣根據(jù)其燃燒反應(yīng)產(chǎn)生大量熱能，另一方面，由于火焰中化合物的解離，以及為了將火焰中存在的平衡混合物提高到火焰溫度要求消耗熱量，還有火焰氣體燃燒時產(chǎn)生的體積膨脹，也要消耗部分能量，這兩方面的熱能平衡決定了火焰溫度。當(dāng)火焰處于熱平衡狀態(tài)時，溫度就可以用來表征火焰的真實能量。由于上述原因，在常壓下，化學(xué)火焰的zui高溫度僅為3000℃左右。
當(dāng)吸噴試液進入火焰時，火焰要消耗大量的熱量來蒸發(fā)、分解試液溶劑，以及將分解產(chǎn)物提高到火焰溫度，從而導(dǎo)致火焰溫度的下降。如果溶劑是水，對于低溫火焰，由于火焰分解水量小，這種降溫效應(yīng)不明顯，但對于高溫火焰來說，由于分解水量大，這種降溫效應(yīng)則十分顯著，如果采用烙醇等有機溶劑作溶劑，因為它們在火焰中也能燃燒并釋放出大量熱能，將它們引入低溫火焰，將有助于提高火焰溫度，但對于高溫火焰，它們則不能明顯地提高火焰溫度，仍以降溫效應(yīng)為主，所以為了保證火焰原子化的效果，在實際工作中應(yīng)注意選擇合適的樣品溶劑和進液量的多少。
原子吸收光譜法所用的火焰一般都是在大氣中直接燃燒的。從外界擴散至火焰中的氣體發(fā)生解離也會影響到火焰溫度。
所有反應(yīng)都是強烈的吸熱反應(yīng)，解離時要消耗燃燒反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量，降低火焰溫度。對于原子吸收光譜分析而言，只有基態(tài)原子對原子吸收分析才是有效的。這就要求火焰必須具有足夠的溫度，以保證試樣充分蒸發(fā)和待測元素化合物解離為自由原子。從這個意義上來說火焰溫度應(yīng)該越高越好，但是火焰溫度提高后，火焰發(fā)射強度增大，多普勒效應(yīng)增強，吸收線變寬、氣體膨脹因素增大，從而使之相中自由原子濃度減少，導(dǎo)致測定的靈敏度降低。
此外，對于那些電離電位較低的元素，如Na、K、Rb和Cs，火焰溫度高導(dǎo)致它們在火焰中產(chǎn)生嚴(yán)重電離，基態(tài)原子濃度降低。因此，在實際工作中，應(yīng)根據(jù)試樣性質(zhì)和被測元素的物理特性來完成溫度選擇。
