仪器分析教程第4章_原子吸收光谱法.ppt

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1、第4章原子吸收光谱法（AAS）4.1原子吸收光谱法的基本原理AtomicAbsorptionSpectrometry一、原子吸收现象的产生4.1原子吸收光谱法的基本原理早在1802年，伍朗斯顿（W.H.Wollaston）在研究太阳连续光谱时，就发现了太阳连续光谱中出现的暗线。太阳光谱的暗线1859年，克希荷夫（G.Kirchhoff）与本生（R.Bunson）在研究碱金属和碱土金属的火焰光谱时，发现钠蒸气发出的光通过温度较低的钠蒸气时，会引起钠光的吸收，并且根据钠发射线与暗线在光谱中位置相同这一事实，断定太阳连续光谱中的暗线，正是太阳外围大气圈中的钠原子对太阳光谱中的钠辐射吸收的结果

2、。原子吸收光谱的发现二、原子吸收光谱的产生（一）原子的能级与跃迁原子的特征能级：基态和激发态。E0E3E2E1hvhvGroundStateExictedState当有辐射通过自由原子（如镁、铜原子）蒸气，且入射辐射的频率等于原子中的电子由基态跃迁到较高能态所需要的能量频率时，原子就要从辐射场中吸收能量，产生吸收，电子由基态跃迁到激发态，同时伴随着原子吸收光谱的产生。（如镁原子吸收285.2nm-279.6nm，铜原子吸收324.8nm-327.4nm的光）基态激发态吸收能量原子吸收光谱产生的基本原理当一束光辐射照射处于基态的气态原子（原子蒸气）时，基态原子会选择性地吸收一定波长的光，

3、使原子跃迁到相应的激发态，被吸收了的光线就是原子的吸收线。原子对一定频率的光的产生吸收与发射：基态→第一激发态的跃迁：产生共振吸收线（简称共振线）——吸收光谱；基态←第一激发态的跃迁：产生共振发射线（也称共振线）——发射光谱。E0E3E2E1hvhv（二）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，原子能级具有特征性。产生跃迁时，吸收或发射的能量不同——具有特征性。所对应的吸收线为特征谱线。（2）原子的基态第一激发态的跃迁——最易发生，吸收最强，为该元素的灵敏线。（3）利用原子蒸气对特征谱线的吸收可以进行定量分析。三、原子吸收光谱的轮廓（一）原子吸收光谱：是把原子所吸收

4、的特征谱线按波长或频率的次序进行排列的谱线组。（二）原子吸收光谱的轮廓基于原子能级的量子化性质，不连续的原子能级之间的跃迁所产生的原子吸收，理论上应该是频率单一的一条几何线。然而，实际上用特征光照射原子时，得到的是具有一定宽度的吸收光谱。IvIv计算值实际情况吸收线Kvv吸收线Ivvv0v0一般用Kv～关系曲线来表示吸收线的轮廓：表征吸收线轮廓的参数：1、中心频率0或中心波长λ0(nm)：吸收最大强度辐射所对应的频率（波长）。2、半宽度Δ：峰值一半处的频率或波长的跨度称为谱线的半宽度，简称光谱带宽，表征谱线轮廓变宽的程度（10-2～10-3nm）3、峰值吸收系数K0:中心频率对应

5、的最大吸收系数。3.谱线半宽度(10-2Å)1.谱线中心频率2最大吸收系数0KvK0K0/2原子吸收光谱曲线反应了原子对不同频率的光具有选择性吸收的性质。（三）原子吸收光谱的变宽为什么原子吸收线是一条有一定宽度的谱线？有那些因素引起谱线的变宽？（1）自然宽度无外界条件影响时，吸收谱线本身的宽度。自然宽度约为10-5nm数量级。（2）多普勒变宽（热变宽）是由于原子在空间作无规则的热运动而引起的变宽。随着温度的升高而加剧，并随元素种类而异。一般使谱线增宽10-3nm。是原子吸收光谱变宽的主要原因。（3）洛伦茨变宽（压力变宽）由于待测原子与其他元素的原子相互碰撞使能量发生稍微变化，引

6、起的谱线变宽。随原子区内原子蒸汽压力增加而增大。一般使谱线增宽的数量级也为10-3nm。（4）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原子能级分裂而使谱线变宽的现象；其影响一般较小；（一）AAS的定义：是以基态原子蒸汽能够吸收同种原子发射的特征谱线这一性质为基础，并以朗伯-比尔定律定量依据的一种分析方法。四、原子吸收光谱法及其特点（二）AAS对测量过程的要求：1、锐线光源发射出被待测元素基态原子吸收的谱线（特定频率）的特殊光源，也就是待测元素的锐线光源。用待测元素的材料做成光源，让此材料的元素产生发射线，空心阴极灯2、基态——原子——气态原子化器思考：怎样把化合态的元素

7、或固体单质转变为气态原子？——原子化过程光源原子化器分光系统检测器试液（三）AAS的工作流程：（四）AAS的主要特点：(1)灵敏度高，检出限低至10－10～10－14g；(2)选择性高，一般情况下共存元素不干扰；(3)准确度高，相对误差约为1%～5%；(4)测定元素多，可测定70多种元素；(5)操作方便，分析速度快；(6)应用范围广泛；(7)局限性：测每一种元素要用专用的灯；难熔元素、非金属元素测定困难、不能同时多元素。五、高温中基态原子和激发