仪器分析-原子吸收

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1、第七章原子吸收光谱法AtomicAbsorptionSpectrometry(AAS)第一节概述一、历史原子吸收光谱法是一种基于待测基态原子对特征谱线的吸收而建立的一种分析方法。这一方法的发展经历了3个发展阶段：1、原子吸收现象的发现1802年Wollaston发现太阳光谱的暗线；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：ECE=h=h基态第一激发态热能2、空心阴极灯的发明1955年Walsh发表了一篇论文“Applicatio

2、nofatomicabsorptionspectrometrytoanalyticalchemistry”,解决了原子吸收光谱的光源问题，50年代末PE和Varian公司推出了原子吸收商品仪器。空心阴极灯火焰棱镜光电管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二、原子吸收光谱法的特点1、灵敏度高（火焰法：1ng/ml，石墨炉100-0.01pg)；2、准确度好（火焰法：RSD<1%，石墨炉3-5%）3、选择性高（可测元素达70个，相互干扰很小）缺点：不能多元素同时分析第二

3、节原子吸收光谱的原理一、原子吸收光谱的产生当辐射光通过原子蒸汽时，若入射辐射的频率等于原子中的电子由基态跃迁到激发态的能量，就可能被基态原子所吸收。原子吸收光的波长通常在紫外和可见区。h共振吸收当在一定条件下达到热平衡后，处在激发态和基态的原子数的比值遵循Boltzman分布：NiN0=gig0Exp(-)EiKTNi,,N0激发态和基态原子数gi，g0激发态和基态统计权重KBoltzman常数T热力学温度Ei激发能有关教材列出了某些元素共振线的Ni/No值二、原子吸收线的轮廓原子吸收线指强度随频率变化的曲线，从

4、理论上讲原子吸收线应是一条无限窄的线，但实际上它有一定宽度。1、自然宽度由于激发寿命原因，原子吸收线有一定自然宽度，约为10-5nmIoIo由此可以看出：TNi/NoEiNi/NoT3000Ni/No<10-3可以忽略EOE1E2IooKo2Ko(~10-3nm)(~10-3nm)半坡宽度2.Doppler变宽由于原子的热运动而引起的变宽D=2oC2(ln2)RTmR气体常数光速Cm原子质量若用M（原子量）代替m,则:m=1.660510-24MD=7.1610-7oTMT

5、DDoppler变宽可达10-3nm数量级3、压力变宽压力变宽指压力增大后，原子之间相互碰撞引起的变宽。分为：Lorentz变宽：指被测元素原子和其它粒子碰撞引起的变宽（<10-3nm)；Holtsmark变宽：指同种原子碰撞引起的变宽。在原子吸收法中可忽略。此外还有场致变宽（电场、磁场）、自吸变宽。4、原子吸收线的轮廓综合上述因素，实际原子吸收线的宽度约为10-3nm数量级三、原子吸收光谱的测量1、积分吸收吸光原子数No越多，吸光曲线面积越大（峰越高），因此，理论上积分吸收与No呈正比：KOKoK1K2

6、K3K4K5K66543210Kd=Nofe2mcE-电子电荷m-电子质量c-光速No-基态原子数f-振子强度由于：No=C,--分析物蒸发速率常数因此：Kdc若能获得积分吸收，即可测得原子浓度。Kd=Cfe2mc1234567891010-3nm(~10-3nm)需要一个分光系统，谱带宽度为0.0001nm,且连续可调K0.0001nm关键性难题通常光栅可分开0.1nm，要分开0.01nm的两束光需要很昂贵的光栅；要分开两束波长相差0.0001

7、nm的光，目前技术上仍难以实现；此外，即使光栅满足了要求，分出的光也太弱，难以用于实际测量。oKo2.峰值吸收积分吸收亦可用峰值吸收替代即Ko=Dln22即中心吸收与基态原子数呈正比，因此只要用一个固定波长的光源，在o处测量峰值吸收，即可定量。Ko=Dln22e2mCNofKd根据吸收定律，有：I=Ioe-KL3、原子吸收光谱测量实际上，原子吸收光谱测量的是透过光的强度I，即当频率为、强度为I0的平行辐射垂直通过均匀的原子蒸汽时，原子蒸汽将对辐射产生吸收。IOIL当在原子吸收线中心频率附

8、近一定频率范围测量时，则Io=IdooI=Ie-kLd根据吸光度的定义：A=lg=lgIoIIo=IdooI=Ie-kLdoe-kLIdIdo=lg=0.43koL若令：k=ko(峰值吸收)A=0.43KoL=0.43Dln22e2mCNofLNo=CDln22e2mC