《原子吸收光谱分析》PPT课件

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1、第八章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的吸收作用进行定量分析的方法。8.1原子吸收光谱分析概述原子吸收光谱与发射光谱基态第一激发态吸收一定频率的辐射能量产生共振吸收吸收光谱激发态基态发射出一定频率的辐射产生共振线发射光谱原子吸收线比发射线数目少，谱线重叠概率小，光谱干扰少。光源发出的谱线为待测元素的共振线，选择性好。原子吸收法的实验条件下基态原子比例高，因此有较高灵敏度。原子吸收光谱分析：特效、准确、灵敏。1.原子吸收光谱的产生(1)各种元素的原子结构和外层电子排布不同基态第一激发态:跃迁吸收能量不同——具有特征性。(2

2、)各种元素的基态第一激发态最易发生，吸收最强，最灵敏线。(3)利用原子蒸气对特征谱线的吸收可以进行定量分析8.2原子吸收光谱分析的基本原理原子吸收与分子吸收谱线轮廓KMnO4溶液的吸收曲线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(具有一定宽度)。能级跃迁分子中电子能级间跃迁的同时，总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。朗伯-比耳定律将不同频率的光通过原子蒸气，部分入射光I0将被吸收，其透过光强度I与溶液浓度c和液层厚度b的关

3、系：A=logI0/I=Kbc式中A称为吸光度，K是吸收系数，与入射光波长、物质的性质和溶液的温度等因素有关。I/I0称为透光率，用T表示。它与A的关系为：A=log1/T=Kbc2.光吸收定律公式适用条件：入射光为单色光。3.原子吸收谱线轮廓与变宽(1)谱线轮廓原子吸收谱线为具有一定宽度的峰形吸收。原子蒸气中的原子密度一定时，透射光强度It与吸收系数及辐射频率有关。It=I0e-Kvb将吸收系数Kv对频率作图即得谱线轮廓。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O(2)谱线变宽

4、自然宽度无外界影响下谱线具有的宽度。多普勒变宽(热变宽)ΔD由原子热运动导致。多普勒效应：一个运动着的原子发出的光，如果运动方向离开观察者(接受器)，则其频率较静止原子所发的频率低；反之，则高。因此，多普勒变宽与元素原子质量、温度和谱线频率有关。原子质量越小，温度越高，ΔD越大。压力变宽ΔL由吸光原子与蒸汽中原子或分子相互碰撞发生能量变化而导致的变宽。劳伦兹变宽：待测原子和其他原子碰撞。是压力变宽的主要影响因素。赫鲁兹马克变宽(共振变宽)：同种原子碰撞。浓度高时有影响，在原子吸收中可忽略。自吸变宽光源空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所吸

5、收产生自吸现象。灯电流越大，自吸现象越严重。场致变宽外界电场、带电粒子、离子形成的电场及磁场的作用使谱线变宽的现象．影响较小。在一般分析条件下以多普勒变宽和劳伦兹变宽为主(10-3-10-2nm)。谱线变宽将导致分析灵敏度下降。4.积分吸收和峰值吸收(1)积分吸收若用一般光源照射，钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光谱通带0.2nm。如图，而原子吸收线半宽度：10-3nm。吸收光的强度变化仅为入射光强的0.5%。检测灵敏度极差。原子吸收中原子蒸气所吸收的全部能量称为积分吸收，即吸收线所包含的整个面积：讨论：如果将公式左边求出，即谱线下所围面积测量出(积分吸

6、收)。即可得到单位体积原子蒸气中吸收辐射的基态原子数N0。这是一种绝对测量方法，现在的分光装置无法实现。(△λ=10-3，若λ取500nm，单色器分辨率R=λ/△λ=5×105)长期以来无法解决的难题！能否提供共振辐射(锐线光源)，测定峰值吸收？(2)锐线光源与峰值吸收锐线光源，就是能发射谱线半宽度很窄的光源。空心阴极灯可以提供锐线光源．测量谱线的峰值吸收。锐线光源需要满足的条件：光源的发射线与吸收线的ν0一致。发射线的Δν1/2小于吸收线的Δν1/2。采用锐线光源进行测量，则Δνe<Δνa。由图可见，在辐射线宽度范围内，Kν可近似认为不变，并近似等

7、于峰值时的吸收系数K0。峰值吸收:在原子吸收中，谱线变宽主要受多普勒效应影响，则：A∝N0的前提条件：Δνe<Δνa；辐射线与吸收线的中心频率一致。将It=I0e-Kvb代入上式：5.基态原子数与原子总数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：上式中Nj和No为激发态和基态的原子数；Pj和PO为激发态和基态的统计权重．T越高，电子跃迁能级越小，比值越大。一般地，激发态原子数Nj与基态原子数N

8、o之比较小(<1%)，因此可以用基态原子数代表待测元素的原子总数进行分析。6.定量基础峰值吸收系数：当使用锐