《原子吸收》课件

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时间:2019-06-18

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1、第十四章原子吸收分光光度法atomicabsorptionspectrophotometry,AAS1原子吸收现象:原子蒸气对其原子共振辐射吸收的现象;1802年被人们发现;1955年以前,一直未用于分析化学澳大利亚物理学家WalshA(瓦尔西)发表了著名论文:《原子吸收光谱法在分析化学中的应用》奠定了原子吸收光谱法的基础,之后迅速发展。2原子光谱法:测量自由原子对特征谱线的吸收程度或发射强度,推测样品的元素组成和含量。原子吸收分光光度法原子发射分光光度法原子荧光光度法3特点:(1)检出限低,10-10~10-14g;(2)准确度高,1%~5%;(3)选择性高,一般情况下共存

2、元素不干扰;(4)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4第一节基本原理一、原子的量子能级和能级图核外电子运动状态的描述:n:主量子数。电子分布层次L:总角量子数。表示电子的轨道形状,取值为0、1、2、…,相应的符号为S、P、D。s:自旋量子数。电子的自旋状态,1/2或-1/2S:总自旋量子数。外层价电子自旋量子数的矢量和,取值为0、1/2、1、3/2、…J:内量子数。轨道磁矩与自旋磁矩产生耦合作用形成的能级分裂。5内量子数J取决于总角量子数L和总自旋量子数S的矢量和:J=(L+S),(L+S-1),······,

3、(L-S)若L≥S;其数值共(2S+1)个;若L<S;其数值共(2L+1)个;例:L=2,S=1,则J有三个值,J=3,2,1;L=0,S=1/2;则J仅有一个值1/2;J值称光谱支项;6原子光谱是原子的外层电子(或称价电子)在两个能级之间跃迁而产生。原子的能级通常用光谱项符号表示:钠原子的基态结构为:(1S)2(2S)2(2P)6(3S)1一个价电子:n=3,总角量子数L=0,用S表示。S=s1=1/2LS:J应取2S+1个值J

4、1=L+S=1+1/2=3/2J2=L+S-1=1/2钠原子的第一激发态光谱项为:32P1/2,32P3/28钠原子的基态价电子的两种跃迁:32S1/232P1/2E(32P1/2)-E(32S1/2)=h1其共振线波长为:589.6nm32P3/2E(32P3/2)-E(32S1/2)=h2其共振线波长为:589.0nm910电子能级跃迁的选择定则根据量子力学的原理,电子的跃迁不能在任意两个能级之间进行,而必须遵循一定的“选择定则”,这个定则是:1.n=0或任意正整数;2.L=1跃迁只允许在S项和P项,P项和S项或D项之间,D项和P项或F项之间等;3.S=0,即

5、单重项只能跃迁到单重项,三重项只能跃迁到三重项等;4.J=0,1。但当J=0时△J=0的跃迁是禁阻的。11Mg:1S22S22P63S2基态光谱项:外层电子3S2n=3,S=1/2–1/2=0,2S+1=1L=0,J=L+S=1激发态光谱项:外层电子3S13P1n=3,S1=1/2+1/2=1;S2=1/2–1/2=0;L=1;2S1+1=3:J=L+S1=2,J=L+S1-1=1,J=L+S1-2=02S2+1=1:J=L+S=131S0-----31P1(Mg285.2nm)12Mg原子能级图跃迁禁阻13二、原子在各能级的分布N0:基态原子数目;Nj:激发态原子数目

6、g:统计权重T:绝对温度K:玻尔兹曼常数在正常情况下,原子一般以基态形式存在,那么在高温条件下,如何?需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:14从上表可知,激发态原子数Nj与基态原子数No之比较小,<1%.可以用基态原子数代表待测元素的原子总数。15(一)原子吸收线的产生共振吸收线(共振线):原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。特点:各种元素的共振线不相同(特征谱线);是最灵敏的谱线。三、原子吸收线16(二)原子吸收线的轮廓和变宽原子结构较分子结构简单,理论上应产生

7、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(具有一定宽度)。原子吸收的轮廓:吸收系数K对频率作图得到的曲线。表征吸收线轮廓(峰)的参数:中心频率O(峰值频率):最大吸收系数对应的频率;中心波长:λ(nm)半宽度:Δ17原子吸收线变宽原因:1.自然宽度naturalwidthvN(10-5nm)在无外界影响下,谱线固有的宽度。和产生跃迁的激发态原子的寿命有关。激发态原子寿命越短,吸收线自然宽度越宽。182.多普勒变宽DopplerbroadeningvD(10-3nm)

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