1.2原子吸收ppt課件

1、第第11章章 原子吸收光譜法原子吸收光譜法u 11-1 概述u 11-2 原子吸收光譜法基本原理u 11-3 原子吸收光譜儀u 11-4 定量分析方法u 11-5 干擾及其抑制u 11-6 測(cè)定條件的選擇u 11-7 靈敏度、檢測(cè)限及方法特點(diǎn)和應(yīng)用u 11-8 原子發(fā)射光譜法簡(jiǎn)介 原子光譜法原子光譜法-根據(jù)原子外層電子躍遷所產(chǎn)生的光譜進(jìn)行根據(jù)原子外層電子躍遷所產(chǎn)生的光譜進(jìn)行分析的方法。分析的方法。 原子吸收光譜法原子吸收光譜法 原子發(fā)射光譜法原子發(fā)射光譜法 原子熒光光譜法原子熒光光譜法第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、歷史原子吸收光譜法是一種基于待測(cè)基態(tài)原子對(duì)特征譜線的吸收而建立的一種分析方法。這一方

2、法的發(fā)展經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段： 1、原子吸收現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)- 1802年Wollaston發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)光譜的暗線；暗線 暗線是由于大氣層中的鈉原子對(duì)太陽(yáng)光選擇性吸收的結(jié)果：ECE = h = h基態(tài)第一激發(fā)態(tài)熱能 1859年Kirchhoff等研究堿金屬火焰光譜時(shí)發(fā)現(xiàn)火焰中 Na原子發(fā)出的光會(huì)被低溫下的Na蒸氣吸收,據(jù)此解釋 暗線產(chǎn)生的原因；Na=589 nm -1955年澳大利亞物理學(xué)家A.Walsh發(fā)表論文，首次提出：“原子吸收光譜在化學(xué)分析中的應(yīng)用”，原子吸收光譜開始成為一種實(shí)用的分析方法。2、空心陰極燈的發(fā)明、空心陰極燈的發(fā)明1955年年Walsh發(fā)表的論文發(fā)表的論文“Application o

3、f atomic absorption spectrometry to analytical chemistry”,解決了原子吸收光譜的光源問(wèn)題；解決了原子吸收光譜的光源問(wèn)題；50年代末年代末 PE 和和 Varian公司推出了原子吸收商品儀器。公司推出了原子吸收商品儀器?？招年帢O燈火焰棱鏡光電管3、電熱原子化技術(shù)的提出、電熱原子化技術(shù)的提出1959年里沃夫提出電熱原子化技術(shù)，極大提高了年里沃夫提出電熱原子化技術(shù)，極大提高了原子吸收法的靈敏度，促進(jìn)其方法向前發(fā)展。原子吸收法的靈敏度，促進(jìn)其方法向前發(fā)展。二、原子吸收光譜法的特點(diǎn)二、原子吸收光譜法的特點(diǎn)1、靈敏度高火焰法：、靈敏度高火焰法：1 n

4、g/ml，石墨爐，石墨爐100-0.01 pg)；2、準(zhǔn)確度好火焰法：、準(zhǔn)確度好火焰法：RSD 1%，石墨爐，石墨爐 3-5%）3、選擇性高可測(cè)元素達(dá)、選擇性高可測(cè)元素達(dá)70個(gè)，相互干擾很?。﹤€(gè)，相互干擾很小）缺點(diǎn)：不能多元素同時(shí)分析；缺點(diǎn)：不能多元素同時(shí)分析； 多數(shù)非金屬元素不能直接測(cè)定多數(shù)非金屬元素不能直接測(cè)定第二節(jié)第二節(jié) 原子吸收光譜的原理原子吸收光譜的原理 一、原子吸收光譜的產(chǎn)生一、原子吸收光譜的產(chǎn)生 當(dāng)輻射光通過(guò)原子蒸汽時(shí)，若入射輻當(dāng)輻射光通過(guò)原子蒸汽時(shí)，若入射輻射的頻率等于原子中的電子由基態(tài)躍遷到射的頻率等于原子中的電子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)的能量，就可能被基態(tài)原子所吸收。激發(fā)態(tài)的能量

5、，就可能被基態(tài)原子所吸收。 原子吸收光的波長(zhǎng)通常在紫外和可見原子吸收光的波長(zhǎng)通常在紫外和可見區(qū)。區(qū)。h共振吸收當(dāng)在一定條件下達(dá)到熱平衡后，處在激發(fā)態(tài)和基態(tài)的原子數(shù)的比值遵循Boltzman分布：Ni, N0 激發(fā)態(tài)和基態(tài)原子數(shù)gi， g0 激發(fā)態(tài)和基態(tài)統(tǒng)計(jì)權(quán)重K Boltzman常數(shù)T 熱力學(xué)溫度Ei 激發(fā)能0()00Ei EiiKTNgeNg0 iNNN原子總數(shù)T Ni/NoEi Ni/NoT 3000 Ni/No 10-3 可以忽略EOE1E20()00Ei EiiKTNgeNg當(dāng)當(dāng)一定時(shí)，一定時(shí)，g0、gi、E0、Ei 均為常數(shù)，均為常數(shù)，Ni/N0僅與僅與溫度溫度T有關(guān)，當(dāng)有關(guān)，當(dāng)T升

6、高，則升高，則Ni增大增大.一般原子化溫度一般原子化溫度 T 3000K，即有：，即有：NN0二、原子吸收線的輪廓二、原子吸收線的輪廓 原子吸收線指強(qiáng)度隨頻率變化的曲線，從理論上原子吸收線指強(qiáng)度隨頻率變化的曲線，從理論上講原子吸收線應(yīng)是一條無(wú)限窄的線，但實(shí)際上它有講原子吸收線應(yīng)是一條無(wú)限窄的線，但實(shí)際上它有一定寬度。一定寬度。 自然寬度自然寬度 由于激發(fā)壽命原因，原子吸收線由于激發(fā)壽命原因，原子吸收線 有一定自然寬度，約為有一定自然寬度，約為10-5 nmIo Io 吸吸收收h 發(fā)發(fā)射射h E0E1E0E1吸吸收收h 發(fā)發(fā)射射h 不產(chǎn)生能級(jí)變寬不產(chǎn)生能級(jí)變寬產(chǎn)生能級(jí)變寬產(chǎn)生能級(jí)變寬MT0D71

7、07.16=- 斯塔克變寬斯塔克變寬(Stark Broadening): 由于外部的電場(chǎng)或等離子體由于外部的電場(chǎng)或等離子體 中中離子、電子所形成的電場(chǎng)引起。離子、電子所形成的電場(chǎng)引起。在在10003000K、0.101MPa狀態(tài)，多普勒變寬狀態(tài)，多普勒變寬 D和壓力變寬和壓力變寬(碰撞變寬碰撞變寬)是譜線變寬的主要因素。是譜線變寬的主要因素。齊曼變寬齊曼變寬(Zeeman Broadening): 由于外部的磁場(chǎng)影響，導(dǎo)致譜線由于外部的磁場(chǎng)影響，導(dǎo)致譜線的分裂，在單色器分辨率無(wú)法的分裂，在單色器分辨率無(wú)法分辨時(shí)，也產(chǎn)生譜線變寬。分辨時(shí)，也產(chǎn)生譜線變寬。當(dāng)基態(tài)、氣態(tài)原子密度較大時(shí)產(chǎn)生。當(dāng)基態(tài)、

8、氣態(tài)原子密度較大時(shí)產(chǎn)生。譜線變寬對(duì)原子吸收分析是不譜線變寬對(duì)原子吸收分析是不利的利的多普勒變寬多普勒變寬-熱變寬熱變寬勞侖茲變寬勞侖茲變寬-碰撞變寬壓力）碰撞變寬壓力）主主 要要 原原 因因能量量子化規(guī)律：物質(zhì)吸收或發(fā)射能量，只能按一個(gè)能量量子化規(guī)律：物質(zhì)吸收或發(fā)射能量，只能按一個(gè)基本定量的倍數(shù)一份一份地吸收或發(fā)射?；径康谋稊?shù)一份一份地吸收或發(fā)射。共振吸收線共振吸收線共振發(fā)射線共振發(fā)射線最靈敏線最靈敏線元素的特征譜線元素的特征譜線分析線分析線4. 原子吸收光譜與原子發(fā)射光譜的關(guān)系原子吸收光譜與原子發(fā)射光譜的關(guān)系（一積分吸收 吸光原子數(shù) No 越多，吸光曲線面積越大峰越高），因而，理論上積分

9、吸收與 No 呈正比：KOKoK1K2K3K4K5K66 5 4 3 2 1 0K d = No f e2m cE - 電子電荷 m - 電子質(zhì)量 c - 光速 No - 基態(tài)原子數(shù) f - 振子強(qiáng)度由于： No = C, 因而： K d c若能獲得積分吸收，即可測(cè)得原子濃度。K d = C f e2m ckNR 650005 100.001R ）條條 mmmmd/(1015010556 0.0001 nm關(guān)鍵性難題關(guān)鍵性難題 通常光柵可分開通常光柵可分開0.1 nm， 要分開要分開0.01 nm 的兩束光的兩束光需要很昂貴的光柵；要分需要很昂貴的光柵；要分開兩束波長(zhǎng)相差開兩束波長(zhǎng)相差0.00

10、01 nm 的光，目前技術(shù)上的光，目前技術(shù)上 仍仍難以實(shí)現(xiàn)；難以實(shí)現(xiàn)；此外，即使光柵滿足了要此外，即使光柵滿足了要求，分出的光也太弱，難求，分出的光也太弱，難以用于實(shí)際測(cè)量。以用于實(shí)際測(cè)量。 oKo（二峰值吸收 積分吸收亦可用峰值吸收替代 即Ko=Dln22即中心吸收與基態(tài)原子數(shù)呈正比，因此只要用一個(gè)固定波長(zhǎng)的光源，在o處測(cè)量峰值吸收，即可定量。Ko=Dln22e2mCNof K d It = I0exp(-KL ) LfNmcAD .2ln243. 0 前提假定 No = C（1由于基體成分的影響和化學(xué)干擾影響原子化過(guò)程，上式不成立，導(dǎo)致曲線彎曲；（2對(duì)易電離的物質(zhì)，溫度較高時(shí)Ni很大，Boltzmann分布中Ni/No增大，影響曲線彎曲；（3發(fā)射光源的輻射半寬度要小于吸收線寬度，因此光源溫度不能高。AC0可見光吸光光度法：可見光吸光光度法：前提：前提：k為常數(shù)為常數(shù)分子光譜為帶狀光譜分子光譜為帶狀光譜原子吸收光譜法：原子吸收