仪器分析原子吸收分光光度法

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1、第12章原子吸收分光光度计食品质量与安全专业概述原子吸收分光光度法，又称原子吸收光谱法，是基于蒸汽相中待测元素的基态原子对其共振辐射的吸收来测定样品中该元素含量的一种仪器分析方法。原子吸收分光光度法具有以下特点：（1）灵敏度高。常规分析中，大多数元素为10-6数量级，如采用特殊手段，可达10-9数量级。（2）选择性好，元素间抗干扰能力强，可不经分离而直接测定。（3）精密度高。在一般低含量测定中，RSD为1%~3%，如采用高精密度测量方法，RSD可低于1%。（4）适用范围广。目前可采用原子吸收分光光度法测定的元素已达70多种。（5）稳定性好。（6）简便快速。原子吸收分光光度法的局

2、限性是：（1）标准曲线的线性范围窄，一般仅为一个数量级。（2）每测一种元素通常要使用一种元素灯，使用不方便。基本原理一、共振吸收线当原子受外界能量激发时其外层电子由基态跃迁至激发态，从而产生原子吸收光谱。原子外层电子由基态跃迁到第一激发态时，吸收一定频率的光而产生的吸收线称为共振吸收线，简称共振线。因各种元素的结构和外层电子排布不同，不同元素从基态跃迁到第一激发态时所吸收的能量不同，各元素的共振线各具其特征性，故又称元素的特征谱线。二、原子的量子能级和能级图原子结构示意图原子由原子核及核外电子组成，电子绕核运动每个核外电子的运动状态可由以下4个量子数描述：主量子数n：表示核外电

3、子分布的层次（壳层）n取一系列正整数值即n=1,2,3,4····当n=1时，核外电子离核最近角量子数l：表示同一壳层的电子有不同的轨道形状（能量大小不同）l取正整数值，即l=0,1,2,3·····n-1。并由相应的符号s,p,d,f`···表示不同形状的轨道有n个。如：n=1时，l只有s一个轨道；n=3时，l有s，p，d三个轨道自旋量子数s：表示电子的自旋状态。只有正转、反转之别，故每个电子自旋只有两个取值，即+1/2,-1/2。内量子数j：表示核外电子在运动过程中，轨道磁矩产生耦合作用形成的能级分裂。取值数目由l、s共同决定。当l≥s时，j可取2s+1个数值。当l＜s时，

4、取2l+1个数值。J是l和s的矢量和，其加和规律为j=l+s，l+s-1，….，l-s。三、原子在各能级的分布正常情况下，原子以其最低能态即基态形式存在。即使在原子化的过程，也只有少数原子以较高能态存在。理论研究和实验观测表明：在热平衡状态时，处于基态和激发态的原子数目N取决于该能态的能量E和体系的温度T，遵循波尔兹曼分布律，即——激发态的原子数目——基态的原子数目、——统计权重T——热力学温度K——波尔兹曼常量＞式中，根据波尔兹曼分布律，比值随温度的指数律而变化，但由于基态原子数约占99%，在实验范围内，温度变化对比值的影响不是很大。故在通常的原子吸收分光光度法测定条件下（T

5、=3000K），基态原子数可看作总原子数，即所有的吸收都是在基态进行的，这就大大减少了可用于原子吸收测定的吸收线的数目。所以，在紫外光谱区，每种元素仅有三四个有用的吸收线。这也是原子吸收分光光度法灵敏度高、抗干扰能力强的重要原因。四、原子吸收线的形状当辐射投射到原子蒸气上时，如果辐射频率相应的能量等于原子由基态跃迁到激发态所需的能量，就会引起该原子对辐射的吸收，原子吸收线的频率式中，△E——原子激发态和基态间的能量差h——普朗克常量原子吸收线的特点是由吸收线的频率、半宽度、强度来表征的。取决于原子的能级分布特征。吸收线的频率吸收线的半宽度△V是极大吸收系数一半处吸收线轮廓上两点

6、之间的频率差，它受很多因素影响。吸收线的强度是由两能级之间的跃迁概率决定的。原子吸收谱线的轮廓：通常把吸收系数Kν随频率ν的变化曲线称为原子吸收线的轮廓，以半宽度(△ν)表征吸收线的宽度，其值约为10－3~10－2nm。ν0为中心频率；K0为中心吸收系数。原子吸收线并非如想象那样是一条严格的几何线，而是呈一定宽度的谱线轮廓，所谓的谱线轮廓是指谱线强度按波长有一分布值。谱线变宽：从理论上讲，原子吸收线应该是一条几何线，但由于处于同一状态的原子，所具有的能量有小的差别，谱线有一定的宽度－称为自然宽度；由于外界因素的影响，可使谱线变宽。在通常的原子吸收分光光度法测量条件下，影响谱线变

7、宽的因素主要有：（1）Doppler线宽△νD（2）Lorentz线宽△vL（3）Holtsmark线宽△vR（4）自然宽度△νN。吸收线的总半宽度△vT可用下式表示：（1）、Doppler变宽：是运动波源表现出来的频率移位效应。运动波源“背向”检测器运动时——红移运动波源“向着”检测器运动时——紫移，即Doppler变宽。Doppler变宽由下式决定：T——热力学温度A——吸收原子的相对原子质量由上式可以看出：相对原子质量小的元素，Doppler线度较宽；温度越高，线度越宽。通常Doppl