原子吸收光譜分析基本原理

1、第六章原子吸收分光光度法.*.”.，.%t盧w.，,，1：/k、月.，,atomicabsorptionspectrometry,AAS本章的主要內(nèi)容第1節(jié)原子吸收光譜分析基本原理* 第2節(jié)原子吸收分光光度儀* 第3節(jié)操作條件選擇與應(yīng)用* 第4節(jié)干擾的類型與抑制，第5節(jié)AAS的定量分析方法10:44:35本章的基本要求* 了解原子吸收產(chǎn)生的基本原理* 了解原子譜線的輪廓和影響譜線變寬的因素* 掌握火焰和石墨爐原子化的原程，并比較其優(yōu)缺點*掌握AAS法的實驗條件及定量方法10:44:35basicprincipleofAAS一、概述, M單色儀的球帶寬度0I Ig I通過樣品和單色儀后的發(fā)射光滑

2、1 . 一原子吸收現(xiàn)象：原子蒸氣對其原子共振輻射吸收的現(xiàn)象。1802年發(fā)現(xiàn)；澳大利亞物理學(xué)家WalshA（瓦爾西）著名論文原子吸收光譜法在分析化學(xué)中的應(yīng)用奠定了原子吸收光譜法的基礎(chǔ),之后迅速發(fā)展。10:44:35特點檢出限低，10-1。10-14g;準(zhǔn)確度高，1%5%;選擇性高，一般情況下共存元素不干擾;應(yīng)用廣，可測70多個元素；局限性難熔元素、非金屬元素測定困難、不能同時z多元素測定。1 .原子吸收光譜法原子吸收光譜法是以測量氣態(tài)的基態(tài)原子處層電子對其共振線的吸收為基礎(chǔ)的分析方法。共振線：電子從基態(tài)躍遷至第一激發(fā)態(tài)時，要吸收一定頻率的光，所產(chǎn)生的吸收譜線稱為共振吸收線。（它再躍遷回基態(tài)時，發(fā)

3、出同樣頻率的光（譜線），這種譜線稱為共振發(fā)射線）對于大多數(shù)元素，共振線就是靈敏線。10:44:352 .原子吸收光譜法的用途定性分析：每種原子只能激發(fā)到它特定的激發(fā)態(tài)，所以每種原子所能吸收的光量子的能量是特定的，即被吸收的光譜的波長特定。基于物質(zhì)特定吸收的光譜的波長來進(jìn)行定性分析。定量分析：基于物質(zhì)所產(chǎn)生的原子蒸氣對特定譜線的吸收強度來進(jìn)行定量分析。二.譜線的掄廓與譜線變寬鏈接實際上用共振線照射時，獲得一峰形吸收（具有一定寬度）?？梢钥闯墒怯蓸O為精細(xì)的許多頻率相差之甚小的光波組成的，有譜線輪廓。10:44:351.表征吸收線輪廓（峰）的參數(shù)由：It=Ioe-Kvb,透射光強度L和吸收系數(shù)及輻射

4、頻率有關(guān)。以&對v作圖中心頻率V。（峰值頻率）：最大吸收系數(shù)對應(yīng)的頻率中心波長：A（nm）半寬度：為10-3-10-211nl2.吸收峰變寬原因(1)自然寬度(naturalwidth)AVn與激發(fā)態(tài)原子的平均壽命有關(guān)，平均壽命越長,譜線寬度越窄。不同譜線有不同的自然寬度，多數(shù)情況下約為數(shù)量級。(2)熱變寬(多普勒變寬Dopplerbroadening)avd,% =7.162x10-7由于原子在空間做無規(guī)則熱運動所致。由于熱運動導(dǎo)致多普勒效應(yīng)。一般可達(dá)10，叫是譜線變寬的主要因素。鏈接M為質(zhì)點的原子量，T為溫度(K),V。為譜線中心頻率.10:44:35多普勒效應(yīng)(Dopplereffect

5、)是為紀(jì)念奧地利物.理學(xué)家及數(shù)學(xué)家克里斯琴約翰多普勒(Christian/JohannDoppler)而命名的。務(wù)普勒認(rèn)為，物體抽射的7波長因為光源和觀測者的相對運動而產(chǎn)生變化。在運動/的波源前面，波被壓縮，波長變得較短，頻率變得較高:(藍(lán)移(blueshift),在運動的波源后面，產(chǎn)生相反，的效應(yīng)。波長變得較長，頻率變得較低(紅移(redshift)。波源的速度越高，所產(chǎn)生的效應(yīng)越大。/多普勒效應(yīng)：一個運動著的原子發(fā)出的光，如果運動方向離開觀察者(接受器)，則在觀察者看來，其頻率較靜止原子所發(fā)的頻率低，反之，高。(4)自吸變寬光源空心陰極燈發(fā)射的共振線被燈內(nèi)同種基態(tài)原子所吸收產(chǎn)生自吸現(xiàn)象。燈

6、電流越大，自吸現(xiàn)象越嚴(yán)重。(分場數(shù)變寬外界電場、帶電粒子、離子形成的電場及磁場的作用使譜線變寬的現(xiàn)象；影響較?。灰话愕那闆r下，譜線的寬度可以認(rèn)為主要是由于多普勒效應(yīng)與壓力變寬兩個因素引起的。三.積分吸收和峰值吸收1.積分吸收鴿絲燈光源和笊燈，經(jīng)分光后，光譜通帶02而原子吸收線半寬度：KHnm。如圖：nmo若用一般光源照射時，吸收光的強度變化僅為0.5%.靈敏度極差。理論上：入run連續(xù)光源口與原子吸收線的通帶寬度對比示意圖2X10-Xnn10:44:35+8JKvdv=-002上Nfme+CO2fKvdv=叱4mcNof如果將公式左邊求出，即譜線下所圍面積測量出（積分吸收）。即可得到單位體積原

7、子蒸氣中吸收輻射的基態(tài)原子數(shù)叫。一.鏈接絕對測量方法,但無法實現(xiàn)原因：入=10-3,若入取600nm,單色器分辨率R=入/入=6x105）長期以來無法解決的難題！后來，A.Walsh提出以銳線光源代替連續(xù)光源，即必須用一個與吸收線中心頻率相同，半寬度比吸收線更窄的發(fā)射線作為光源，只有這樣，才解決了原子吸收光譜法的測量難題。實際工作中用空心陰極燈作為銳線光源，這是原子吸收測量的必要條件。10:44:352.銳線光源narrow-linesource所謂銳線光源就是能發(fā)射出譜線半寬度很窄的發(fā)射線的光源。銳線光源需要滿足的條件：(1)光源的發(fā)射線與吸收線的燈一致(2)發(fā)射線的Ah小于吸收線的Av1/2提供銳線光源的方法：空心陰極燈3:峰值吸收采用銳線光源進(jìn)行測量，則AveAva,由圖可見,在輻射線寬度范圍內(nèi),（可近似認(rèn)為不變，并近似等于峰值時的吸收系如。10:44:354=歸k=忸0。=434。乙在原子吸收中，譜線變寬主要受多普勒效應(yīng)影響，貝h2V7T In 2 e2.嬴 Nof八.2y_,yA=0.434NcfL=kLNqAvdme八定量基礎(chǔ)A = kNLNo xN 8c用基態(tài)原子數(shù)，N總限可數(shù),c待測元素濃度所以：A=lg(Z(/7)=Kfc10:44:35Summaryof