应化第7章 原子吸收光谱法ppt课件.ppt

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1、第七章原子吸收光谱法(AtomicAbsorptionSpectrometry,AAS)教学目标与要求：深刻理解并掌握原子吸收光谱法的基本原理，掌握原子吸收分光光度计的基本构造。教学重点：原子吸收光谱法的基本原理、原子吸收分光光度计的基本构造，空心阴极灯的原理，灵敏度。教学难点：积分吸收为什么难以测量？理解和掌握各类计算公式。教学方法：讲解、练习目　　录第一节概述第二节原子吸收光谱法的原理第三节原子吸收光谱仪器第四节原子吸收光谱法干扰及消除方法第五节原子吸收光谱定量分析7.1概述原子吸收光谱法是一种基于待测基态原子蒸气对特征谱线的吸收而建立的一种分析方法。原子吸收

2、光谱法的特点1、灵敏度高（火焰法ng/ml，石墨炉100-0.01pg)；2、准确度高（火焰法RSD<1%，石墨炉3-5%）；3、选择性好（可测元素达70个，相互干扰很小）缺点：不能多元素同时分析；不能对物质定性分析；测定难熔元素，如W、Ta、Zr、Hf、稀土及非金属还不能令人满意。7.2原子吸收光谱法的基本原理7.2.1基本原理(一)原子吸收谱线的产生基态原子吸收其共振辐射，外层电子由基态跃迁至激发态而产生原子吸收光谱。如果吸收的辐射能使基态原子跃迁至能量最低的激发态时，产生的光谱叫共振线，共振线是元素的特征谱线，通常用最灵敏的第一共振线作为分析线。分析过程：试

3、液→挥发→离解→原子蒸气；空心阴极灯辐射特征谱线被原子蒸气中的基态原子吸收;测特征谱线光被减弱的程度，求算试样中待测元素的含量.原子吸收光谱1.基态激发态,吸收一定频率的辐射能量。产生主共振吸收线（简称主共振线）吸收光谱2.各种元素的原子结构和外层电子排布不同:特征谱线:主共振线，最灵敏线,分析线。7.2.2、基态原子数目与待测原子浓度的关系基态与激发态的原子数的比例遵循玻耳兹曼分布定律。AAS需要考虑原子蒸气中基态原子数N0与待测元素原子总数N之间的定量关系。结论：T越高，Ni/N0值越大，即激发态原子数随温度升高而增加，而且按指数关系变化；在相同的温度条件下

4、，激发能越小，吸收线波长越长(Ei=hc/λ)，Ni/N0值越大。Ni/N0值绝大部分在10-3以下,N0可以近似等于总原子数N。因此，N0近似等于总原子数N。基态原子N0与待测元素含量c呈线性关系：N0=Kc由于Ni/N0值受温度影响较小，所以，AAS一般比AES的灵敏度高。2、原子吸收谱线的轮廓和变宽原子吸收谱线是有相当窄的频率或波长范围光谱线，约为10-3~10-2nm。谱线轮廓是指谱线强度Iν或吸收系数Kν随频率ν变化的吸收曲线。谱线轮廓以中心频率0（或中心波长λ0）和半宽度Δ(或Δλ)表征。中心频率由原子能级决定。半宽度是吸收系数极大值一半处对应的谱

5、线宽度。谱线宽度的影响因素a.原子性质→自然宽度b.外界影响热变宽（多普勒变宽）碰撞变宽场致变宽自吸变宽7.2.3、原子吸收法的测量(一)积分吸收测量法在吸收线轮廓内，以吸收系数对频率积分称为积分吸收，即吸收线轮廓内的总面积。e为电子电荷；m为电子质量；c为光速；f为振子强度，即每个原子中能被入射光激发的平均电子数,在一定条件下对一定元素，f可视为一定值；N0为基态原子密度；N为原子密度。理论上，积分吸收与原子蒸气中吸收辐射的原子数成正比：若能测得积分吸收值，即可算出待测元素的原子密度，而使AAS成为一种绝对测量方法（不需与标准比较）。但实际上，应用积分吸收存在一

6、定的困难。这是因为：（1）测定谱线宽度仅为10-3nm的积分吸收，需要分辨率非常高的色散仪器。（2）积分吸收对单色光的纯度要求非常高，一般的光源不能满足。由于原子吸收谱线的半宽度仅为10-3nm左右，要进行原子吸收的测量，不但要求光源发出的光的中心频率与吸收谱线的中心频率完全一致，便于吸收，而且要求光源单色光的半宽度小于吸收谱线的半宽度便于灵敏的测定。若采用一个连续光源（氘或钨灯），即使是用高质量的单色器入射可得到光谱带为(0.2nm)的高纯光。原子吸收线半宽度(10-3nm，即便是全部吸收)。由待测原子吸收线引起的吸收值，仅相当于总入射光强度的0.5%[(0.0

7、01/0.2)×100%=0.5%],原子吸收只占其中很少部分，使测定灵敏度极差。如果采用发射线半宽度比吸收线半宽度小得多的锐线光源，并且发射线与吸收线中心一致，如下图：这样就不需要用高分辨率的单色器，而只要将其与其它谱线分离，就能测出峰值吸收系数。(二)峰值吸收测量法以峰值吸收测量代替积分吸收测量的必要条件：以锐线光源作为激发光源，用测定峰值吸收代替积分值的方法锐线光源——是指给出的发射线宽度要比吸收线宽度窄，即发射线的△e小于吸收线的△a。发射线很窄，发射线的轮廓可认为是一个矩形，则在发射线的范围内各吸收波长的吸收系数近似相等，即K＝K0,此时峰值吸收与

8、积分吸收非