原子吸收-课件-生工食品.ppt

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1、第8章原子吸收光谱法§8.1概述原子吸收光谱分析是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线（待测元素的特征谱线）的吸收作用来进行定量分析的方法。它是基于物质所产生的原子蒸气对特征谱线的吸收作用来进行定量分析的一种方法。特点溶液中的金属离子化合物在高温下能够解离成原子蒸气，两种形态间存在定量关系。当光源发射出的特征波长光辐射通过原子蒸气时，原子中的外层电子吸收能量，特征谱线的光强度减弱。光强度的变化符合朗伯-比耳定律，进行定量分析。发展历史18世纪初，对原子吸收光谱-太阳连续光谱中的暗线进行观察和研究。1955年，原子吸收光谱法作为一种分析

2、方法被研究。澳大利亚物理学家瓦尔西发表论文“原子吸收光谱在化学分析中的应用”，而奠定原子吸收光谱法的理论基础。20世纪60年代，方法发展迅速并得到普及。分析过程目标：测定试液中的镁离子的含量。过程：先将试液喷射成雾状进入燃烧火焰中，含镁盐的雾滴在火焰温度下，挥发并解离，生成镁原子的蒸气。再用镁空心阴极灯作为光源，辐射出镁的特征谱线的光，这束光透过一定厚度的镁蒸气时，部分光被镁蒸气吸收。通过单色器和检测器检测这束光被削弱的程度，即可求出镁的含量。I0ItL优势专一性：空心阴极灯只发出所需要的特征波长的辐射线，不发射邻近波长的辐射线，因

3、此干扰小。高灵敏度：原子吸收过程中，所测定的是大部分的原子。1.共振线与吸收线每种原子的核外电子能级分布不同，当产生由基态→第一激发态的跃迁时，吸收特定频率的辐射能量。原子吸收光谱是线状光谱。1.原子在两个能态之间的跃迁伴随着能量的吸收和发射。2.原子可具有多种能级状态。原子受外界能量激发时，可跃迁到不同能级，因此具有不同激发态。3.原子由基态→第一激发态的跃迁,最易发生。原子的外层电子从基态跃迁到能量最低的激发态时要吸收一定频率的光，当它再跃迁回基态时，则发射出同样频率的光（谱线），这种谱线称为共振吸收线。§8.2基本原理特点共振

4、线是元素的特征谱线。各种元素的原子结构和外层电子排布不同，不同元素的原子从基态激发至第一激发态时，吸收的能量不同，因此各种元素的共振线不同。共振线是元素的灵敏线。从基态到第一激发态间的直接跃迁最容易发生。原子吸收分析的根据吸收线（原子群从基态跃迁到激发态所吸收的谱线）并不是绝对单色的几何线，而是具有一定宽度，称之为谱线轮廓。2.谱线轮廓与谱线变宽谱线轮廓：原子吸收共振线后光的强度（不同频率的光通过原子蒸气后有一部分光被吸收，透过的光的强度）与原子蒸气的宽度（火焰的宽度）有关。当原子蒸气中原子密度一定，则透过光的强度与原子蒸气宽度呈正

5、比——朗比伯尔定律：为透过光的强度；L为原子蒸气的宽度，为原子蒸气对频率为v的光的吸收系数。I0ItL由于物质的原子对光的吸收具有选择性，所以随着光源的辐射频率而改变。即对不同频率的光，原子的吸收程度不同，因此随光的频率变化。在频率Vo处透过的光最少，即吸收最大，称为原子蒸气在特征频率处的吸收线。以吸收系数等于极大值的一半处吸收线轮廓上两点间的距离来表征吸收线的宽度——吸收线的半宽度Vo原子吸收光谱线轮廓图谱线半宽度(10-2Å)谱线中心频率最大吸收系数0KvK0K0/2表征吸收线轮廓特征的是中心频率和半宽度。中心频率有原子

6、的能及分布特征决定半宽度除去自身宽度外还有多种影响因素。变宽的因素谱线变宽1.自然宽度2.多普勒变宽3.压力变宽4.自吸变宽5.场致变宽1.自然宽度ΔN谱线自身具有一定宽度，不同谱线有不同的自然宽度。与原子外层电子发生能级间跃迁时激发态原子的寿命有关，是客观存在。一般情况下约相当于10-5,通常可以忽略。2.多普勤宽度ΔD（DopplerBroadening）这是由原子在空间作无规热运动所引致的。故又称热变宽。多普勒效应：一个运动着的原子发出的光，当运动方向离开观测者，则表现为其频率比其静止时所发出的光的频率低；反之，原子向观测

7、者方向运动，其频率比静止原子发出的光的频率高。式中：M----原子量；T----绝对温度；0----谱线中心频率即使在较低的温度，也比自然宽度ΔN来得严重，是谱线变宽的主要因素.一般情况:ΔD=10-2Å.原子吸收分析中，气体中的原子是处于无规则热运动中，仪器检测方向上具有不同的运动速度分量，这种运动着的发光粒子的多普勒效应，使检测器接受到很多频率稍有不同的光，于是发生谱线变宽。以上说的频率分布和气体中原子热运动的速率分布相同，具有近似的高斯曲线分布。多普勒变宽可由公式决定：3.压力变宽（碰撞变宽）原子与等离子体中的其他粒子（

8、原子、离子、电子）相互碰撞而使谱线变宽，等离子体蒸气压力愈大，谱线愈宽。异种粒子碰撞——称罗论兹（Lorentz）变宽。压力变宽的主要原因。导致谱线轮廓变宽、漂移和不对称。同种粒子碰撞——称赫尔兹马克（Holtzmank）变宽或共振变