仪器分析仪器分析仪器分析 (15).pdf

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1、INSTRUMENTAL ANALYSIS第四章 原子吸收光谱法PARTONEATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY 4.2 基本理论当适当波长的光通过含有基态原子的蒸气时，基态原子就可以吸收某些波长的光而从基态被激发到激发态，从而产生原子吸收光谱。一、原子吸收的过程二、原子吸收光谱的产生及共振线原子吸收光谱称为原子吸收光谱称为共振共振吸收线吸收线原子发射光谱称原子发射光谱称共振发射线共振发射线什么是共振线？概念：共振发射线和共振吸收线都简称为共振线。01各种元素的原子结构和外层电子排布不同；02各种元素的基态第一激发态03利用特征谱线可以进行定量分析。基态第一激发态:跃

2、迁吸收能量不同具有特征性。最易发生，吸收最强，最灵敏线 特征谱线。通常作为分析线。三、原子吸收光谱的谱线轮廓从理论上讲，原子的吸收线是绝对单色的，但实际上原子吸收线并非是单色的几何线，而是有宽度的，大约10-3nm，即有一定轮廓；（一）谱线轮廓原子吸收光谱轮廓图1、谱线中心频率谱线中心频率3、谱线半宽度、谱线半宽度(10-3 nm)K为吸收系数；为频率；吸收最大处所对应的频率叫中心频率 0；最大吸收值叫峰值吸收K 0；最大吸收值的一半处所对应的宽度叫谱线宽度，用表示;（二）谱线变宽原子的吸收光谱线具有一定宽度的原因有以下几个：01谱线的自然宽度：激发态原子的平均寿命有关，约在10-5nm数量级

3、。02多普勒变宽（热变宽）：由于原子热运动引起的。其宽度约为10-3nm数量级。03压力变宽：由于同类原子或与其它粒子（分子、原子、离子、电子等）相互碰撞而造成的吸收谱线变宽。其宽度也约为10-3nm数量级。劳伦兹变宽：待测原子和其他原子碰撞;赫鲁兹马克变宽：同种原子碰撞;（二）谱线变宽04场致变宽：在场致（外加场、带电粒子形成）的场作用下，电子能级进一步发生分裂（谱线的超精细结构）而导致的变宽效应，在原子吸收分析中，场变宽不是主要变宽）。05多自吸与自蚀：光源（如空心阴极灯）中同种气态原子吸收了由阴极发射的共振线所致，与灯电流和待测物浓度有关。在10003000K状态，多普勒变宽和压力变宽是

4、谱线变主要因素四、原子吸收光谱的测量（一）积分吸收若将原子蒸气吸收的全部能量，即谱线下所围面 积测量出（积分吸收），是一种绝对测量方法，但现 在的分光装置无法实现。钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光谱通带0.2nm。而原子吸收线的半宽度：10-3nm。若用一般光源照射时，吸收光的强度变化仅为入射光强0.5%,吸收部分所占的比例很小。灵敏度极差。（二）峰值吸收为了测定K0值，使用的光源必须是锐线光源。锐线光源是发射线半宽度远小于吸收线半宽度的光源，如空心阴极灯。锐线光源需要满足的条件:01光源发射线半宽度小于吸收线半宽度；02发射线与吸收线的中心频率一致；峰值吸收测量示意图这时发射线的轮廓可看作一个

5、很窄的矩形，即峰值吸收系数Kv在此轮廓内不随频率而改变，吸收只限于发射线轮廓内。002D2ln2434.0kLNfLNmceA 此式表明：当使用锐线光源时，吸光度A与单位体积原子蒸气中待测元素的基态原子数N0 成正比。可见，Ni/N0 的大小主要与“波长”及“温度”有关。在原子吸收光谱法中，原子化温度一般小于3000K，大多数元素的最强共振线都低于600nm，Ni/N0 值绝大部分都在10-3以下，激发态和基态原子数之比小于千分之一，激发态原子可以忽略。因此，可以认为，基态原子数N0 近似地等于总原子数N。N0 c 若控制条件使进入火焰的试样保持一个恒定的比例，则A溶液中待测元素的浓度成正比，因此，在一定浓度范围内：A=Kc此即为原子吸收分光光度法定量基础。