原子吸收及原子熒光光譜法課件.ppt

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1、第三章原子吸收及原子熒光光譜法Atomicabsorptionspectrometry(AAS)AlanWalsh(1916-1998)和他的原子吸收光譜儀在一起§3-1原子吸收光譜法理論一原子吸收光譜的產(chǎn)生原子吸收光譜的產(chǎn)生條件：①輻射能：②存在有效的吸光質(zhì)點(diǎn)，即基態(tài)原子。元素的特征譜線:（1）各種元素的原子結(jié)構(gòu)和外層電子排布不同基態(tài)?第一激發(fā)態(tài):躍遷吸收能量不同——具有特征性。（2）各種元素的基態(tài)?第一激發(fā)態(tài)最易發(fā)生，吸收最強(qiáng)，最靈敏線。特征譜線。（3）利用原子蒸氣對特征譜線的吸收可以進(jìn)行定量分析二原子吸收光譜線的輪

2、廓吸收系數(shù)-頻率關(guān)系曲線K0：峰值吸收系數(shù)(中心頻率):峰值吸收系數(shù)對應(yīng)的頻率(半寬度)峰值吸收系數(shù)一半處，吸收線輪廓上兩點(diǎn)之間的頻率差(或波長差)原子結(jié)構(gòu)較分子結(jié)構(gòu)簡單，理論上應(yīng)產(chǎn)生線狀光譜吸收線。實際上用特征吸收頻率輻射光照射時，獲得一峰形吸收(具有一定寬度)。由：It=I0e-Kvb，透射光強(qiáng)度It和吸收系數(shù)及輻射頻率有關(guān)。I或Kv與?的關(guān)系曲線即為吸收光譜，產(chǎn)生寬度的原因:1.自然寬度沒有外界影響，譜線具有的寬度稱為自然寬度。它與激發(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

3、況下約為10-4?。2.多普勒(Doppler)變寬(?νD)由原子無規(guī)則的熱運(yùn)動引起,又稱為熱變寬。?隨溫度升高和原子量減小，多普勒寬度增加。多普勒寬度一般為10-2?。3.壓力變寬(碰撞變寬)(?νL)由粒子（原子、分子、離子和電子）間的相互碰撞導(dǎo)致的譜線變寬。同種原子碰撞––赫爾茲馬克（Holtzmank）變寬。待測原子與其它種粒子碰撞--羅倫茲（Lorentz）變寬。隨原子區(qū)內(nèi)氣體壓力增大和溫度升高而增大，可達(dá)10-2?。4.自吸變寬由自吸現(xiàn)象引起的譜線變寬。光源空心陰極燈發(fā)射的共振線被燈內(nèi)同種基態(tài)原子吸收產(chǎn)生自吸

4、現(xiàn)象，從而使譜線變寬。燈電流越大，自吸變寬越嚴(yán)重。吸收系數(shù)-頻率關(guān)系曲線三原子吸收測量的基本關(guān)系式討論: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子蒸氣中吸收輻射的基態(tài)原子數(shù)N0。這是一種絕對測量方法，現(xiàn)在的分光裝置無法實現(xiàn)。(△λ=10-3，若λ取600nm，單色器分辨率R=λ/△λ=6×105),長期以來無法解決的難題！能否提供共振輻射（銳線光源），測定峰值吸收？銳線光源:在原子吸收分析中需要使用銳線光源，測量譜線的峰值吸收，銳線光源需要滿足的條件：（1）光源的發(fā)射線與吸收線的ν0一致。

5、（2）發(fā)射線的Δν1/2小于吸收線的Δν1/2。提供銳線光源的方法：空心陰極燈采用銳線光源進(jìn)行測量，則Δνe<Δνa，由圖可見，在輻射線寬度范圍內(nèi)，Kν可近似認(rèn)為不變，并近似等于峰值時的吸收系數(shù)K0將It=I0e-Kvb代入上式：則峰值吸收在原子吸收中，譜線變寬主要受多普勒效應(yīng)影響，則：1）發(fā)射線的半寬度應(yīng)明顯地小于吸收線的半寬度。2）通過原子蒸氣的發(fā)射線的中心頻率與吸收線的中心頻率一致。?峰值吸收的測量條件原子吸收定量分析基本關(guān)系式§3-2原子吸收光譜法的儀器裝置光源調(diào)制一光源光源的作用：提供待測元素的特征光譜。光源應(yīng)滿

6、足如下要求：能發(fā)射待測元素的特征光譜(共振線)；能發(fā)射銳線；輻射光強(qiáng)度大；穩(wěn)定性好。1.空心陰極燈的構(gòu)造空心陰極燈2.放電機(jī)理燈發(fā)射的譜線波長取決于陰極材料3.空心陰極燈工作條件惰性氣體：低壓，種類(氬和氖)。燈電流4.燈電源供電方式：脈沖供電，采用光源調(diào)制技術(shù)消除原子化器直流發(fā)射信號的干擾。二原子化器原子化器的作用：提供能量使試樣干燥、蒸發(fā)和原子化。實現(xiàn)原子化的方法：火焰原子化非火焰原子化低溫原子化需要考慮原子化過程中，原子蒸氣中基態(tài)原子與待測元素原子總數(shù)之間的定量關(guān)系。熱力學(xué)平衡時，兩者符合Boltzmann分布定律：

7、（一）火焰原子化器組成部分：噴霧器混合室燃燒器溶液霧滴霧粒分子蒸氣基態(tài)原子離子激發(fā)態(tài)分子(氣溶膠)1.噴霧器與霧化氣動霧化器的霧化效率：5％-15％氣溶膠直徑范圍：5-25μm2.混合室混合室的作用：除去大霧滴；使氣溶膠與燃?xì)?、助燃?xì)獬浞只旌暇鶆蚝筮M(jìn)入燃燒器以減小對火焰的擾動，降低噪聲。燃燒頭廢水噴霧助燃?xì)馊細(xì)鈹_流器噴霧器毛細(xì)管緊固螺絲補(bǔ)助助燃?xì)鈹_流器調(diào)節(jié)桿3.燃燒器與火焰燃燒器的作用：產(chǎn)生火焰，使進(jìn)入火焰的氣溶膠蒸發(fā)和原子化。MX液體試樣MX固體微粒MX氣態(tài)分子M基態(tài)原子干燥熔融、蒸發(fā)離解原子化過程激發(fā)態(tài)離子分子1)火焰

8、溫度幾種火焰的溫度燃?xì)庵細(xì)庾罡呋鹧鏈囟?K乙炔空氣2600乙炔氧氣3160乙炔氧化亞氮2990氫氣空氣2318氫氣氧氣2933氫氣氧化亞氮2880丙烷空氣2198?火焰溫度的空間分布燃燒口高度（cm）對于確定類型的火焰而言，其溫度在空間上的分布是不均勻的，因而自由原子在火焰中的空間分布也是不均勻的。2