现代光谱分析-3(AAS)

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1、PartⅢ原子吸收光谱法AtomicAbsorptionSpectrometry(AAS)目录3.1原子吸收光谱概论3.2原子吸收光谱原理3.3原子吸收光谱分析仪器3.4原子吸收光谱分析过程详解3.1原子吸收光谱概论3.1.1概述原子吸收是一个受激吸收跃迁的过程。当有辐射通过自由原子蒸气，且入射辐射的频率等于原子中外层电子由基态跃迁到较高能态所需能量的频率时，原子就产生共振吸收。原子吸收分光光度法就是根据物质产生的原子蒸气对特定波长光的吸收作用来进行定量分析的。原子吸收光的波长通常在紫外和可见区。h共振吸收3.1.2历史1、原子吸收现象的发现–

2、1802年Wollaston发现太阳光谱的暗线；–1817年，Fraunhofer再次发现了这些暗线;–1859年Kirchhoff和Bunson解释了暗线产生的原因；太阳光暗线暗线是由于大气层中的钠原子对太阳光选择性吸收的结果：第一激发态E热能基态CE=h=h2、空心阴极灯的发明1955年Walsh发表了一篇论文“Applicationofatomicabsorptionspectrometrytoanalyticalchemistry”,解决了原子吸收光谱的光源问题，50年代末Varian和PerkinElmer公司先后推出了原子吸收商品

3、仪器。火焰空心阴极灯棱镜光电管3、电热原子化技术的提出1959年里沃夫提出电热原子化技术，大大提高了原子吸收的灵敏度3.1.3原子吸收光谱法的特点1、灵敏度高（火焰法：1ng/ml；石墨炉：1-0.01pg)2、精密度好（一般仪器的相对标准偏差为1%～2%，性能好的仪器可达0.1%～0.5%）3、准确度好（测定微、痕量元素的相对误差可达0.1%～0.5%）4、选择性高（可测元素达70个，相互干扰很小）5、应用广，可测定70多个元素（各种样品中）。局限性：难熔元素、非金属元素测定困难、不能同时多元素3.2原子吸收光谱分析的原理当光源发射的某一特征波

4、长的辐射通过原子蒸气时，被原子中的外层电子选择性地吸收，使透过原子蒸气的入射辐射强度减弱，其减弱程度与蒸气相中该元素的原子浓度成正比。当实验条件一定时，蒸气相中的原子浓度与试样中该元素的含量(浓度)成正比。因此，入射辐射减弱的程度与试样中该元素的含量(浓度)成正比。其定量关系式是：I0AlgKcLI式中：A—吸光度；I—入射辐射强度；0I—透过原子蒸气吸收层的透射辐射强度；K—吸收系数；c—样品溶液中被测元素的浓度；L—原子吸收层的厚度。基态原子数与原子化温度原子吸收光谱是利用待测元素的原子蒸气中基态原子与共振线吸收之间的关系来测定的。需

5、要考虑原子化过程中，原子蒸气中基态原子与待测元素原子总数之间的定量关系。热力学平衡时，两者符合Boltzmann分布定律：E0EjEhNjgjKTgjKTgjeeeKTNogogogo上式中g和g分别为激发态和基态的统计权重，j0激发态原子数N与基态原子数N相比较小,<1%.jo可以用基态原子数代表待测元素的原子总数。公式右边除温度T外，都是常数。T一定，比值一定。•当<3000k时，都很小，不超过1%，即基态原子数N0比Nj大得多，占总原子数的99%以上，通常情况下激发态原子数可忽略不计，则N=N0•若控制条件使进入火焰的试

6、样保持一个恒定的比例，则A与溶液中待测元素的浓度成正比，因此，在一定浓度范围内：A=K’c此式说明：在一定实验条件下，通过测定基态原子（N0）的吸光度（A），就可求得试样中待测元素的浓度（c）。此即原子吸收分光光度法定量的基础。谱线的轮廓与谱线变宽原子结构较分子结构简单，理论上应产生线状光谱吸收线。实际上用特征吸收频率辐射光照射时，获得一峰形吸收峰（具有一定宽度）。表征吸收线轮廓（峰）的参数：中心频率（峰值频率）:o最大吸收系数对应的频率；半宽度：Δo原子吸收谱线变宽一、谱线的自然宽度无外界因素影响时谱线具有的宽度。其大小为1tNk

7、2（式中t为激发态寿命或电子在高能级上停留的时间，10-7-10-8s。）k原子在基态和激发态的寿命是有限的，电子在基态停留的时间长，在激发态则很短。由海森堡测不准（Uncertaintyprinciple）原理，这种情况将导致激发态能量具有不确定的量，该不确定量使谱线具有一定的宽度△(105nm),即自然宽度。该宽度比光谱仪本身产生的宽N度小得多，只有极高分辨率的仪器才能测出，故可忽略不计。二、热变宽（Doppler变宽）原子无规则的热运动引起的。这种效应无论是在空心阴极灯种发光原子还是原子化器中被测基态原子都存在。谱线的多普勒变宽可由

8、下式决定：D202ln2RT7T7.16210D0cAAR为气体常数，T为吸收物质的绝对温度，c为光速，A为原子质量，