原子吸收光谱分析课件.ppt

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1、第四章原子吸收光谱分析4.1原子吸收光谱分析基本原理4.1.1概述atomicabsorptionspectrometry,AAS2021/10/2历史：1802年，发现原子吸收现象；1955年，Australia物理学家WalshA建立将该现象应用于分析；60年代中期发展最快。原子吸收（AAS）是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光的吸收为基础的分析方法。概述2021/10/2AAS与AES之比较：相似之处：产生光谱的对象都是原子；不同之处：AAS是基于“基态原子”选择性吸收光辐射能(h)，并使该光辐射强度降低而产生的光谱(共振吸

2、收线)；AES是基态原子受到热、电或光能的作用，原子从基态跃迁至激发态，“激发态原子”然后再返回到基态时所产生的光谱(共振发射线和非共振发射线)。概述2021/10/2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。产生共振发射线（也简称共振线）发射光谱概述2021/10/2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

3、子蒸气对特征谱线的吸收可以进行定量分析。概述2021/10/2AAS特点：1）灵敏度高：火焰原子法，ppm级，有时可达ppb级；石墨炉可达10-9--10-14（ppt级或更低）.2）准确度高：1~3％。3）干扰小，选择性极好；4）测定范围广，可测70种元素。不足：多元素同时测定有困难；对非金属及难熔元素的测定尚有困难；对复杂样品分析干扰也较严重；石墨炉原子吸收分析的重现性较差。概述2021/10/22021/10/2第四章原子吸收光谱分析4.1原子吸收光谱分析基本原理4.1.2基态原子数与总原子数的关系atomicabsorptionsp

4、ectrometry,AAS2021/10/2原子吸收光谱的产生元素原子的核外电子层具有各种不同的电子能级，最外层的电子在一般情况下，处于最低的能级状况，整个原子也处于最低能级状态-基态。基态原子的外层电子得到能量以后，就会发生电子从低能态向高能态的跃迁。这个跃迁所需的能量为原子中的电子能级差△Ee。当有一能量等于△Ee的特定波长的光辐射通过含有基态原子的蒸汽时，基态原子就吸收了该辐射的能量而跃迁到激发态。由于原子光谱的产生是原子外层电子(光电子)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。其跃迁可用光谱项符号表示。如Na基态原

5、子吸收了589.0及589.6nm的共振线以后发生如下的跃迁:32S1/232P3/2、32P1/2。2021/10/2原子吸收光谱法是基于被测元素基态原子在蒸气状态对其原子共振辐射的吸收进行元素定量分析的方法。在原子蒸气中（包括被测元素原子），可能会有基态与激发态存在。根据热力学的原理，在一定温度下达到热平衡时，基态与激发态的原子数的比例遵循Boltzman分布定律。在通常的原子吸收测定条件下，原子蒸气中基态原子数近似等于总原子数。基态原子数与总原子数的关系2021/10/2待测元素在进行原子化时，其中必有一部分原子吸收了较多的能量而处于激

6、发态，据热力学原理，当在一定温度下处于热力学平衡时，激发态原子数与基态原子数之比服从Boltzmann分配定律：基态原子数与总原子数的关系：Boltzman分布式中：Ni,N0：激发态与基态的原子数；gi,g0：激发态与基态的统计权重，它表示能级的简并度；T：热力学温度；K：Boltzman常数；Ei：激发能。2021/10/2基态原子数与总原子数的关系：Boltzman分布Ni/N0的大小主要与“波长”及“温度”有关。即：当温度保持不变时：激发能(h)小或波长大，Ni/N0则大，即波长长的原子处于激发态的数目多；温度增加，则Ni/N0大，

7、即处于激发态的原子数增加；且Ni/N0随温度T增加而呈指数增加。原子化温度一般小于3000K，大多数元素的最强共振线都低于600nm，Ni/N0值绝大部分在10-3以下，激发态和基态原子数之比小于千分之一，激发态原子数可以忽略。因此。基态原子数N0可以近似等于总原子数N。2021/10/22021/10/2第四章原子吸收光谱分析4.1原子吸收光谱分析基本原理4.1.3谱线的轮廓与谱线变宽atomicabsorptionspectrometry,AAS2021/10/2吸收定律的适应性一束频率为ν、强度I0的平行光垂直通过厚度为l的原子蒸气，

8、一部分光被吸收，透过光的强度为Iν，如图所示。2021/10/2原子蒸汽lhI0I吸收定律的适应性其中k为一定频率的光吸收系数。K不是常数，而是与谱线