第七章 原子吸收光谱法

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1、第七章原子吸收光谱法第一节概述★原子吸收光谱法（AtomicAbsorptionSpectrometry,AAS），是依据物质的基态原子蒸气对特征辐射的吸收作用来进行元素定量分析的方法。★原子吸收光谱法的一般分析步骤首先把分析试样经适当的化学处理后变为试液，然后把试液引入原子化器中(对于火焰原子化器，需先经雾化器把试液雾化变成细雾，再与燃气混合由助燃气载入燃烧器)进行蒸发离解及原子化，使被测元素变成气态基态原子。用被测元素对应的特征波长辐射(元素的共振线)照射原子化器中的原子蒸汽，则该辐射部分被吸收，通过检测，记录被吸收的程度，进行该元素的定量分析，图

2、11.1为原子蒸汽对光的吸收示意图。★原子吸收光谱法与紫外—可见分光光度法得比较光源单色器样品室检测器显示1.原理上相同点：基本组成相同，均由光源、单色器、样品室、检测器和显示系统构成。不同点：前者测量气态基态原子吸收光谱，窄带吸收；后者测量溶液中分子或离子的吸收光谱，宽带吸收2.仪器上相同点：物质对光的吸收，朗伯—比尔定律适用。不同点：(1)前者采用锐线光源，后者为连续光源；(2)前者单色器在样品室与检测器之间；(3)前者有原子化系统★原子吸收光谱法特点1.优点A.检测限低，火焰原子化法的检测限可达ng/cm级，石墨炉原子化法更低，可达10－10～1

3、0－13g；准确度也比较高，火焰原子化法的相对误差通常在1％以内，石墨炉原子化法为3％～5％。B.选择性比较好，谱线较简单，谱线数目比AES法少得多，谱线干扰少，大多数情况下共存元素对被测定元素不产生干扰，有的干扰可以通过加入干扰抑制剂或改变原子化条件加以消除。C.火焰原子化法的精密度，重现性也比较好，由于温度较低，绝大多数处于基态，温度变化时，基态原子数目的变化相对少，而激发态变化大，所以吸收强度随原子化器温度变化的影响小。D.分析速度快，仪器比较简单，操作方便，应用比较广。一般试验室均可配备原子吸收光谱仪器，能够测定的元素多达70多种，不仅可以测定

4、金属元素，也可以用间接法测定某些非金属元素和有机化合物。2.缺点A.除了一些现成、先进的仪器可以进行多元素的测定外，目前大多数仪器都不能同时进行多元素的测定。因为每测定一个元素都需要与之对应的一个空心阴极灯(也称元素灯)，一次只能测一个元素。B.由于原子化温度比较低，对于一些易形成稳定化合物的元素，如W、Ni、Ta、Zr、Hf、稀土等以及非金属元素，原子化效率低，检出能力差，受化学干扰较严重，所以结果不能令人满意。C.非火焰的石墨炉原子化器虽然原子化效率高，检测限低，但是重现性和准确性较差。第二节原子吸收光谱法的原理一、原子吸收线（一）原子吸收线的产生

5、1.原子的能级与跃迁基态第一激发态,吸收一定频率的辐射能量。产生共振吸收线（简称共振线）吸收光谱激发态基态发射出一定频率的辐射。产生共振辐射线（也简称共振线）发射光谱2.元素的特征谱线（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）各种元素的基态第一激发态最易发生，吸收最强，最灵敏线。特征谱线。（3）利用原子蒸气对特征谱线的吸收可以进行定量分析基态原子所吸收的辐射是激发态原子的共振辐射线。即A°＋hνA*(A°、A*分别表示基态和激发态原子)△Ee＝△EA*－△EA°＝hν由于原子光谱的产生是原子

6、外层电子(价电子)能级的跃迁，所以其光谱为线状光谱，光谱位于紫外和可见光区，（二）吸收线的轮廓和变宽原子吸收所产生的是线状光谱，其光谱线并不是严格的几何意义上的线(几何线无宽度)，而是有相当窄的频率或波长范围，即谱线有一定的宽度。表明透射光的强度随入射光的频率而变化，如图11.5所示。在ν0处，透射光强度最小，即吸收最大。因此，在ν0频率处为基态原子的最大吸收。若将吸收系数Kν对频率ν作图，得一曲线如图11.6所示该曲线的形状称为吸收线的轮廓。原子吸收线的轮廓用谱线的中心频率(或中心波长)和半宽度两个物理量来表征。在频率ν0处，Kν有极大值K0，K0称

7、为峰值吸收系数或中心吸收系数。ν0称为中心频率，中心频率是由原子能级所决定。吸收系数Kν等于峰值吸收系数K0一半(即Kν=K0/2)时，所对应的吸收轮廓上两点间的距离称为吸收峰的半宽度，用Δν(或Δλ)表示。ν0表明吸收线的位置，Δν表明了吸收线的宽度，因此，ν0及Δν可表征吸收线的总体轮廓。原子吸收线的Δν约为0.001～0.005nm，比分子吸收带的峰宽(几十至几百nm)要小得许多。谱线变宽的因素★自然宽度在没有外界条件影响的情况下，谱线仍有一定的宽度，这种宽度称为自然宽度，用ΔνN(或ΔλN)表示。自然宽度与激发态原子的平均寿命有关，平均寿命愈长

8、，谱线宽度愈窄。不同元素的不同谱线的自然宽度不同，多数情况下约为10－5nm数量级。量子力学测