原子吸收光谱分析解读.doc

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1、原子吸收光谱分析4.2.1概述4.2.1.1基本概念1)原子光谱根据原子外层电子跃迁所产生的光谱进行分析的方法，称为原子光谱法，包括原子发射光谱法、原子吸收光谱法和原子荧光光谱法。本章重点介绍应用广泛的原子吸收光谱法。2)原子吸收光谱原子吸收光谱法，又称原子吸收分光光度法或简称原子吸收法，它是基于测量试样所产生的原子蒸气中基态原子对其特征谱线的吸收，从而定量测定化学元素的方法。4.2.1.2仪器结构和过程图4-21原子吸收示意图如上图，含Pb溶液将经过预处理－喷射成雾状进人燃烧火焰中，Pb化合物雾滴在火焰温度下，挥发并离解成Pb原子蒸气。用Pb

2、空心阴极灯作光源，产生Pb的特征谱线，通过Pb原子蒸气时，由于蒸气中基态Pb原子的吸收，Pb的特征谱线强度减弱，通过单色器和检测器测得其减弱程度，即可计算出溶液中Pb的含量。4.2.1.3方法特点灵敏度高，10-9g/ml-10-12g/ml。选择性好，准确度高。单一元素特征谱线测定，多数情况无干扰。测量范围广。测定70多种元素。操作简便，分析速度快。4.2.2原子吸收法基本原理4.2.2.1共振线和吸收线1)基本概念Ø共振线电子从基态跃迁到能量最低的激发态(称为第一激发态)，为共振跃迁，所产生的谱线称为共振吸收线(简称共振线)。当电子从第一激

3、发态跃回基态时，则发射出同样频率的谱线，称为共振发射线(也简称共振线)。对大多数元素来说，共振线是指元素所有谱线中最灵敏的线。Ø特征谱线各种元素的原子结构和外层电子排布不同。不同元素的原子从基态激发至第一激发态(或由第一激发态跃回基态)时，吸收(或发射)的能量不同，因此各种元素的共振线不同而有其特征性，这种共振线称为元素的特征谱线。2)朗伯原理图4-22原子吸收法的朗伯定律示意图原理公式：：吸收系数；：频率。吸收线图4-23吸收线轮廓图图4-24吸收线半宽度比较上述两个图，注意图的纵坐标参量的不同。由于物质的原子对不同频率人射光的吸收具有选择性

4、，因而透过光强度和吸收系数将随着人射光的频率而变化。在入射频率为处，透过光强度最小，即吸收最大，即原子蒸气在频率处有吸收线。原子吸收线具有一定宽度，即吸收线轮廓。表征吸收线轮廓的值是吸收线的半宽度，它是指最大吸收系数一半即处所对应的频率差或波长差。4.2.2.2基态原子和激发态原子的分配原子吸收法是利用待测元素的原子蒸气中基态原子对该元索的共振线的吸收来进行测定的。但在原子化过程中，待测元素由分子离解成的原子，不可能全部都是基态原子，其中必有一部分为激发态原子。在一定温度下，当处于热力学平衡时，激发态原子数与基态原子数之比服从玻耳兹曼分布定律：

5、：激发态原子数；：基态原子数；：激发态统计权重；：基态统计权重；k为玻耳兹曼常数。对大多数元素来说，值都小于百分之一，即热激发中的激发态原子数远小于基态原子数，也就是说热激发中基态原子占绝对多数，可以认为基态原子数实际代表待测元素的原子总数。4.2.2.3原子吸收法的定量基础1)积分吸收原子蒸气吸收的能量，成为积分吸收，即图4中吸收线下整个面积，用下式表示。m：电子质量；c：光速；N：单位体积吸收辐射的原子数；f：振子强度，表示能被光辐射激发的每个原子的平均电子数。而K0有关系式：峰值吸收一般情况下，吸收线的半宽度较小，近似等于，峰值吸收近似等

6、于积分吸收。导出：k和K：比例常数；C：待测元素浓度。4.2.3原子吸收光谱仪4.2.3.1原子吸收光谱仪结构示意图图4-25原子吸收光谱仪结构示意图4.2.3.2光源－空心阴极灯1)构造图4-26空心阴极灯示意图2)空心阴极灯的要求①能发射待测元素的共振线。②能发射锐线，即发射线的半宽度比吸收线的半宽度窄得多③发射光强度要足够大，稳定性要好，寿命长。3)空心阴极灯原理普通空心阴极灯是一种气体放电管，如图4-26所示。当正负两极间施加适当电压时，电子将从空心阴极内壁流向阳极，在电子通路上与惰性气体原子碰撞而使之电离，带正电荷的惰性气体离子在电场

7、作用下，向阴极内壁猛烈轰击，使阴极表面金属原子溅射出来。溅射出来的金属原子再与电子、惰性气体原子及离子发生碰撞而被激发，从而发射出阴极物质的共振线。用不同的待测元素作阴极材料，可制成各相应待测元素的空心阴极灯；若阴极物质只含一种元素，则可制成单元素灯；阴极物质含多种元素，则可制成多元素灯。为了避免发生光谱干扰，在制灯时，必须用纯度较高的阴极材料和选择适当的内充气体，以使阴极元素的共振线附近没有杂质元素或内充气体的强谱线。空心阴极灯发射的光谱强度与灯的工作电流有关。增大灯的工作电流，可以增加光谱线强度。缺点：每测一个元素均需要更换相应的待测元素的

8、空心阴极灯，使用不太方便。4.2.3.3原子化系统1)原子化过程示意2)火焰原子化系统火焰原子化系统包括雾化和燃烧两个部分图4-27同心雾化器示意图图