第7章原子吸收与光子荧光光谱法ppt课件.ppt

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1、第七章原子吸收与原子荧光光谱法AtomicabsorptionSpectrometry（AAS）andAtomicFluorescenceSpectrometry（AFS）原子吸收光谱法及原子荧光光谱法同属原子光谱，在仪器构造方面有不少相似之处。区别：前者是基于气态基态原子对共振辐射的吸收；后者是基于原子受激后的荧光发射。本章主要讨论原子吸收光谱法。2021/9/19第一节概述Generalization原子吸收：气态基态原子对同种原子发射出来的特征光谱具有吸收能力的现象。原子吸收光谱法：利用原子吸收现象测

2、元素含量的方法。原子吸收现象：原子蒸气对其原子共振辐射吸收的现象；1802年被人们发现；1955年以前，一直未用于分析化学，为什么？澳大利亚物理学家WalshA（沃尔什）发表了著名论文：《原子吸收光谱法在分析化学中的应用》奠定了原子吸收光谱法的基础，之后迅速发展。2021/9/19原子吸收分光光度法与紫外-可见分光光度法的比较在原理上有相似之处，都是利用物质对辐射的吸收来进行分析的方法。两者的吸收机理不同。UV测量的是溶液中分子或离子的吸收，一般为宽带吸收，吸收带宽从几纳米到几十纳米，使用的是连续光源；而A

3、AS测量的是气态基态原子的吸收，这种吸收为窄带吸收，吸收带宽仅为10-3nm数量级，使用的是锐线光源。由于两者的吸收机理不同，因而在试样的处理技术、实验方法和对仪器的要求等方面也不同2021/9/19AAS与UV法的比较1.相似之处：同属吸收光谱；波长范围均在近紫外到近红外（190～900nm）。2.主要区别：吸收机制不同：原子吸收：线光谱；分子吸收：带光谱。光源不同：原子吸收：锐线光源分子吸收：连续光源2021/9/19AAS分析的基本过程用被测元素的锐线光源发射出特征辐射，试样在原子化器中被蒸发、解离为

4、气态基态原子，当元素的特征辐射通过该元素的气态基态原子区时，元素的特征辐射因被气态基态原子吸收而减弱，经过色散系统和检测系统后，测得吸光度，根据吸光度与被测定元素的浓度线性关系，进行元素的定量分析。2021/9/19AFSAFS与AAS是基本原理完全不同的两种分析方法。AFS基于气态基态原子在辐射能激发下产生荧光发射，属于发射光谱分析法。AAS则基于气态基态原子对辐射的吸收。由于两种方法所用仪器和操作技术相似，故在本章中一起介绍。2021/9/19由锐线光源、原子化器、分光系统和检测系统等四部分。AAS实验

5、装置2021/9/19AAS的特点和应用（1）选择性好每种元素都有特征光谱。（2）灵敏度高火焰法：10–8～10–10g.mL–1，石墨炉法：10–13g.mL–1。（3）准确度和精密度高相对标准偏差约为1％～2％。（4）操作简便,分析速度快数十秒～数分钟。（5）应用范围广可用测定70多种元素。2021/9/19一、原子吸收线第二节原子吸收光谱法基本原理共振线：原子从基态跃迁到最低激发态所产生的吸收谱线称为共振吸收线（简称共振线）。（一）原子吸收线的产生原子吸收线：当气态基态原子吸收一定辐射能后，从基态跃迁

6、到不同的激发态时，所产生的谱线。2021/9/192021/9/19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）利用原子吸收现象可以进行定量分析2021/9/19（二）吸收线的轮廓与变宽1.吸收定律当强度为I0的单色入射光通过吸收厚度为L的基态原子蒸气时，入射光的强度因基态原子吸收而减弱，透过光的强度Iv服从光的吸收定律：Kν——基态原子对频率为ν的单色光的吸收系数2021/9/192、吸收线

7、的轮廓和变宽理论和实验证明：无论是原子发射线还是原子吸收线都不是一条严格的几何线，都具有一定的形状，即谱线有一定的轮廓。吸收线的轮廓：指谱线强度Iv或吸收系数Kv与频率ν的吸收曲线。如图7-1所示，吸收线的轮廓，以吸收线中心频率和半宽度表示。峰值吸收值一半处的频率或波长称为吸收线的半宽度，简称吸收线宽度。约为10-3～10-2nm2021/9/19理论上，原子吸收谱线应为线状吸收线，实际上有一定宽度。如图7-1。中心频率O，中心吸收系数K0，半宽度：Δ，约为10-3～10-2nm2021/9/19吸收线

8、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，以ΔνN或ΔλN表示。与激发态平均寿命和能级宽度有关。激发态原子寿命越长，吸收线自然宽度愈窄。激发态原子寿命越短，吸收线自然宽度愈大。在多数情况下，ΔλN约为10-6～10-5nm。比其它因素引起谱线宽度小得多，大多数情况下可以忽略。2021/9/19（2）多普勒变宽原子在空间作无规则热运动所引起的变宽，称为热变宽或多普勒变宽，以ΔλD或ΔνD表示。