原子吸收光谱分析讲义.ppt

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1、第六章原子吸收光谱分析第一节概述1、原子光谱原子吸收能量从基态跃迁到激发态产生的。原子光谱吸收发射原子荧光X荧光莫斯鲍尔谱外层电子跃迁的结果内层电子跃迁的结果原子核与γ射线作用的结果(a)(b)(c)(d)220240260280nmA0000(a)联苯（己烷溶剂）(b)苯（己烷溶剂）(c)苯蒸汽(d)Na蒸汽2、发展历史1802年观察太阳光谱时发现一些暗线;1832年莱乌斯特（D.Brewster）认为，这是由于比光源温度低的气体吸收了从光源发出的光的缘故。太阳光暗线1936年乌德逊（R.Woodson）以钠光灯照射食盐，观察

2、到了钠的共振线；汞电弧发出波长为253.7nm的谱线被汞吸收的现象，并利用其测定空气中的汞。1955年澳大利亚物理学家沃尔什提出峰值吸收原理，解决了带宽度和光强度的问题，使原子吸收法成为现实。50年代末PE和Varian公司推出了原子吸收商品仪器。3、特点a.灵敏度高－火焰法检出限为10－4~10-10g，无火焰法检出限为10-9~10-15g；b.选择性好，元素间的干扰小，可不经分离而直接测定；c.准确性好－相对标准偏差约为1~2％；d.适用范围宽－可对六十多种金属和某些非金属元素的分析，适用于各行各业；e.稳定性好；f.简便

3、快速；第二节原子吸收法的基本原理一、原子吸收的过程1、共振线基态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）吸收光谱第一激发态基态发射出一定频率的辐射。产生共振发射线（也简称共振线）发射光谱元素的特征谱线基态激发态共振吸收线最低第一激发态气态基态原子I0Ivl1123共振发射线发射线吸收线01）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。特征谱线。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）利用特征谱线可以进行定量分析。又称分析线2、原子吸

4、收的过程①产生：气态基态原子吸收能量激发态原子；必须通过某些手段获得气态基态原子即原子化。②原子吸收光谱基态原子吸收能量（光能），光源强度下降。③原子光谱是线光谱（非常窄的谱带）原子吸收光谱法是基于被测元素基态原子在蒸气状态时对其原子共振辐射的吸收进行元素定量分析的方法。光源原子化棱镜光电管3、原子化状态下基态与激发态原子数的关系Nj:激发态原子数gj:激发态统计权重Ej：激发态原子的能量N0：基态原子数g0：基态统计权重E0：基态原子的能量K：波兹曼常数（1.38×10-16erg·k-1），T：绝对温度Nj与N0的比值说明了

5、原子所处的能量状态。上式中Pj和PO分别为激发态和基态的统计权重，激发态原子数Nj与基态原子数No之比较小，可以用基态原子数代表待测元素的原子总数。公式右边除温度T外，都是常数。T一定，比值一定。在原子吸收光谱法中，原子化温度一般在2000～3000K，大多数元素的Ni/N0值都小于1%，即Nj与N0相比可以忽略不计。绝大多数原子仍处于基态，这时如果让光源照射某原子，某原子从基态跃迁到激发态，光源强度下降，产生吸收光谱。注：温度升高，Nj/N0升高；同一温度下，Ej较小（能级间能量差小），Nj/N0升高一般情况下，T＜3000K

6、，且多数元素的Ej都较大，所以Nj/N0都很小。N总=Nj（很小）+N0N0≈N总N总代表原子的浓度二、共振线的轮廓及其影响因素1、共振线的轮廓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左右范围的辐射光照射时，获得一峰形吸收（具有一定宽度）。由：Iv=I0e-Kvb，透射光强度Iv和吸收系数及辐射频率有关。以Kv与作图：描述吸收线轮中心频率ν0廓的两个参数半宽度△ν谱线具有宽度的原因a.原子性质→自然宽度b.外界影响热变宽碰撞变宽(或压力变宽)2、谱线的变宽（影响轮廓的因素）（1）自然宽度，无

7、外界条件影响时的谱线宽度称为自然宽度，以表示。NλΔ的大小与产生跃迁的激发态原子寿命有关，激发态原子的寿命长，吸收线自然宽度窄。在多数情况下约为10-6～10-5nmNλΔNλΔ（2）多普勒变宽（热变宽）ΔVD这是由于原子在空间作无规则热运动所导致的，故又称热变宽。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），则在观察者看来，其频率较静止原子所发的频率低，反之，就高。这种多普勒效应，使观测者接受到很多频率稍有不同的光，于是谱线发生变宽。通常为10-4～10-3nm，它是谱线变宽的主要因素。（3）压力变宽

8、（碰撞变宽）ΔVL由于吸光原子与蒸气中原子或分子相互碰撞而引起的能级微小变化，使发射或吸收频率改变而导致的谱线变宽。劳伦兹（Lorentz）变宽ΔVL：10-4～10-3nm，待测原子和其他粒子碰撞，随原子区压力和温度的增加而增大。式中，NA为阿佛加德罗常数，p