原子吸收光谱分析(AAS)

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1、第八章原子吸收光谱分析(AAS)§8-1原子吸收光谱分析概述一、原子吸收光谱分析方法的历史发展18thcentury，武郎斯顿和福劳和费就观察到太阳光谱中的原子吸收谱线。20thcentury,1955年，澳大利亚物理学家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。原子吸收光谱法，又称原子吸收分光光度法或简称原子吸收法。1976以来，由于微电子技术的发展使原子吸收技术的应用不断进步，衍生出了石墨炉原子化技术、塞曼效应背景校正等先进技术，尤其在临床检验、环境保护、生物化学等方

2、面应用广泛。一、原子吸收光谱分析方法的历史发展所谓原子吸收是指：气态基态原子对于同种原子发射出来的特征光谱辐射具有吸收能力的现象。要将原子吸收现象用于分析：首先必须将试样溶液中的待测元素原子化，同时还要有一个光强稳定的光源，并能给出同种原子的特征光辐射。然后根据吸光度对标准溶液浓度的关系曲线，计算出试样中待测元素的含量。二、原子吸收光谱分析的常规模式特点：测定的是特定谱线的吸收（由于原子吸收线的数量大大少于原子发射线）所以谱线重叠几率小，光谱干扰少。在实验条件下，基态原子数目大大高于激发态原子数目，因此吸收法灵敏

3、度比较高。ComparisonofAASandAES原子吸收法的选择性高，干扰较少且易于克服。由于原子的吸收线比发射线的数目少得多，这样谱线重叠的几率小得多。而且空心阴极灯一般并不发射那些邻近波长的辐射线，因此其它辐射线干扰较小。原子吸收具有较高的灵敏度。在原子吸收法的实验条件下，原子蒸气中基态原于数比激发态原子数多得多，所以测定的是大部分原子。原子吸收法比发射法具有更佳的信噪比这是由于激发态原子数的温度系数显著大于基态原子。§8-2原子吸收光谱法基本原理一、原子吸收光谱的产生正常情况下，原子处于基态。当有辐射通

4、过自由原子蒸气时，若辐射的频率等于原子中的电子从基态跃迁到激发态所需要的能量频率时，原子将从辐射场吸收能量，产生共振吸收，电子由基态跃迁到激发态，同时使辐射减弱产生原子吸收光谱.各种元素的原子结构不同，不同元素的原子从基态激发至第一激发态时，吸收的能量也不同，所以各元素的共振线都不相同，而具有自身的特征性。原子吸收光谱的频率ν或波长λ，由产生吸收跃迁的两能级差ΔE决定：ΔE＝hν＝hc/λ式中：h为普朗克常数，c为光速。二、原子吸收谱线的轮廓与谱线变宽原子吸收光谱线很窄，但并不是一条严格的理想几何线，而是占据着有

5、限的、相当窄的频率或波长范围，即谱线实际具有一定的宽度，具有一定的轮廓。吸收线Δ:10-3～10-2nm发射线Δ:5×10-4～2×10-3nmI为透射光强ν0为中心频率Kν为吸收系数谱线宽度的表示吸收线在中心频率0两侧具有一定的宽度用半宽度Δ表征。吸收系数Kν将随光源的辐射频率ν而改变，这是由于物质的原子对不同频率的光的吸收具有选择性。在中心频率O处，吸收系数有一极大值K0称为中心吸收系数（或峰值吸收系数）表征吸收线轮廓特征的值是中心频率和半宽度。产生谱线宽度的因素1.自然宽度与原子发生能级间跃迁时激

6、发态原子的有限寿命有关，其宽度约在10-5nm数量级；2.多普勒变宽（热变宽）3.压力变宽通常认为两个主要因素是多普勒变宽和压力变宽。多普勒变宽待测原子的无规则热运动，会在检测器和待测原子之间产生相对位移，从而引起测定结果的不准确，宏观效应是谱线变宽，又称做热变宽。其宽度约为10-3~10-2nm数量级。压力变宽体系中微粒（分子、原子、离子、电子等）和待测原子发生碰撞，使待测原子的能量状态发生微小变化，导致发生跃迁所需的能量也随之变化，所需吸收的谱线范围也变宽。包括劳伦兹变宽和共振变宽。其宽度也约为10-3~10

7、-2nm数量级。三、原子吸收光谱的测量1.积分吸收测量法在吸收线轮廓内，以吸收系数对频率积分称为积分吸收，积分得的结果是吸收线轮廓内的总面积，它表示原子蒸气吸收的全部能量。理论上：积分吸收与原子蒸气中吸收辐射的基态原子数成正比。讨论如果能将公式左边求出，即谱线下所围面积测量出（积分吸收），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。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.峰值吸收测量法因为当采用锐线光源进行测量，则Δνe<Δνa

8、，由图可见，在辐射线宽度范围内，峰值吸收与积分吸收非常接近，可用峰值吸收代替积分吸收1955年瓦尔西提出采用锐线光源（能发射谱线半宽度很窄的发射线的光源）测量谱线峰值吸收，峰值吸收与火焰中被测元素的原子浓度也成正比。在锐线光源半宽度范围内，可以认为原子的吸收系数为常数，并等于中心波长处的吸收系数。实际测量上式的前提条件：（1）Δνe<Δνa；（2）发射线与吸收线的中心频率