仪器分析课件第4章-原子吸收光谱-01.ppt

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1、第4章原子吸收光谱法（之一）主讲教师：朱祥兵目录4-1概述4-2基本原理4-3原子吸收光谱仪4-3-1光源4-3-2原子化器4-4干扰及其消除方法4-5分析方法4.1、原子吸收光谱概述原子吸收光谱的发展原子吸收光谱的特点原子吸收光谱在环境科学中的应用原子吸收光谱的发展1802年Wollaston在观察到太阳光谱黑线时首次发现原子吸收现象1955年瓦尔西《原子吸收光谱在分析化学中的应用》奠定了原子吸收光谱的理论基础1965年出现火焰原子吸收光谱近年发展背景扣除及干扰消除技术原子吸收是指:气态基态原子对于同种原子发射

2、出来的特征光谱辐射具有吸收能力的现象。(吸收同种元素发射的特征辐射)原子吸收现象用于分析的条件：（1）要将试样溶液中的待测元素原子化；（2）有一个光强稳定的光源，能够给出同种原子特征的光辐射。实验装置（1）锐线光源：发射待测元素的特征辐射（空心阴极灯、无极放电灯）（2）原子化器：提供足够的能量，使试液雾化、去溶剂、脱水、离解产生待测元素的基态自由原子。（3）分光系统：把共振线与光源发射的其它谱线分开并将其聚集到光电倍增管上。（4）检测系统：接受待测元素的光信号，并将其转化为电信号，经放大和处理后得出结果

3、。原子吸收光谱的特点灵敏度高，10-10～10-14g选择性好，一般情况下共存元素不干扰准确度高，1%～5%操作简单，可测定70多个元素（各种样品中）分析速度快局限性：难熔元素、非金属元素测定困难、不能同时测定多元素原子吸收光谱法的应用应用广泛的微量金属元素的首选测定方法(非金属元素可采用间接法测量)。(1)头发中微量元素的测定—微量元素与健康关系；(2)水中微量元素的测定—环境中重金属污染分布规律；(3)水果、蔬菜中微量元素的测定；(4)矿物、合金及各种材料中微量元素的测定；(5)各种生物试样中微量元素的测定。

4、4.2、原子吸收光谱的基本原理原子吸收光谱的产生基态原子数与温度的关系原子吸收谱线的轮廓原子吸收的测量4.1.1、原子吸收光谱的产生1.原子的能级与跃迁共振线广义的定义：凡是从基态开始的吸收线或由激发态直接回到基态的发射线。(主)共振线：具有最低激发电位的谱线，也即电子从基态跃迁到能量最低的激发态（第一激发态）或从第一激发态直接跃迁回基态所产生的谱线原子能级示意图各种元素的原子结构和外层电子排布不同，跃迁所需要的能量也不同，元素的基态第一激发态,最易发生，吸收最强，最灵敏线。由于跃迁吸收能量不同——具有特征性。

5、原子吸收光谱分析原理：利用处于基态的待测原子蒸气对光源辐射共振线的吸收来进行分析2.元素的特征谱线4.2.2、基态原子数与温度的关系MX(金属盐)MX(气态分子)MXo(气态非金属原子)Mo(基态金属原子)Mj(激发态金属原子)基态原子数与激发态原子数的关系：波兹曼方程:T↑T↓No，Ni：处于基态和激发态的原子数go，gi：基态和激发态的统计权重K：波兹曼常数T：热力学温度Ei：激发态能量一些元素共振线的Nj/N0值4-2-3谱线的轮廓与谱线变宽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

6、征吸收频率辐射光照射时，获得一峰形吸收(具有一定宽度)。由：It=I0e-Kvb，透射光强度It和吸收系数Kv及辐射频率有关。以Kv与作图：表征吸收线轮廓(峰)的参数：中心频率0(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0(Δλ)吸收峰变宽原因（1）自然宽度：无外界条件影响时的谱线宽度称为自然宽度。与产生跃迁的激发态原子的平均寿命有关，平均寿命越长，吸收线的ΔN越窄，10-8s，10-5nm（2）温度变宽（多普勒变宽）ΔVo：原子在空间无规则热运动所引起的变宽，称为热变宽或多普

7、勒变宽。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，反之则高。1×10-3nm-5×10-3nm，主要因素（3）碰撞变宽--由于原子相互碰撞使能量发生稍微变化。共振变宽：同种原子碰撞,赫鲁兹马克（Holtsmark）变宽。浓度高时起作用，在原子吸收中可忽略劳伦兹（Lorentz）变宽：待测原子和其他原子碰撞。随原子化器中压力增大和温度升高而增大。1×10-3nm-5×10-3nm（4）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

8、收产生自吸现象。灯电流越大，自吸现象越严重。（5）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，斯塔克效应和塞曼效应等；影响较小4-2-4积分吸收与峰值吸收1.积分吸收测量法在吸收线轮廓内，吸收系数的积分表示基态原子所吸收的全部能量，即如右图原子吸收线下面所包括的整个面积。积分吸收与基态原子数N0成正比。理论上：如果将公式左边求出，即谱线下所围面