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《儀器分析教程 教學(xué)課件 作者 陳集 朱鵬飛 主編 第4章 原子吸收光譜法－儀分教程第4章 原子吸收光譜法1－儀分教程.ppt》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第4章原子吸收光譜法（AAS）4.1概述4.2原子吸收光譜法的基本原理AtomicAbsorptionSpectrometry4.1.1原子吸收現(xiàn)象1802年Wollasten發(fā)現(xiàn)太陽光譜中的暗線。4.1概述（generalization）太陽光D暗線1820年，Brewster的解釋。1860年，Bunsen和Kirchhof的實(shí)驗(yàn)。本生燈的發(fā)明：煤氣煤氣早期的煤氣燈本生燈溫度達(dá)2000℃左右溫度較低，有黑煙吸氣孔1860年，Bunsen和Kirchhof的實(shí)驗(yàn)：D暗線分光鏡本生燈1溫度較高本生燈2溫度較低NaClNaCl1955年澳大利亞物理學(xué)家W
2、allsh發(fā)表了著名論文《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，原子吸收光譜法得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。（一）AAS的工作原理：4.1.2原子吸收光譜法的特點(diǎn)光源原子化器單色器檢測器試液（二）AAS的主要特點(diǎn)：(1)靈敏度高，檢出限低至10－10～10－14g；(2)選擇性高，一般情況下共存元素不干擾；(3)準(zhǔn)確度高，RE約為1%～5%；(4)測定元素多，可測定70多種元素；(5)操作方便，分析速度快；(6)應(yīng)用范圍廣泛；(7)局限性：測每一種元素要用專用的燈；難熔元素、非金屬元素測定困難、不能同時多元素。4.2原子吸收
3、光譜法的基本原理4.2.1共振線、吸收線和特征譜線（一）原子的能級與躍遷原子的特征能級。基態(tài)和激發(fā)態(tài)。E0E3E2E1hvhv原子對一定頻率的光的產(chǎn)生吸收與發(fā)射：基態(tài)→第一激發(fā)態(tài)的躍遷：產(chǎn)生共振吸收線（簡稱共振線）——吸收光譜；基態(tài)←第一激發(fā)態(tài)的躍遷：產(chǎn)生共振發(fā)射線（也稱共振線）——發(fā)射光譜。E0E3E2E1hvhv（二）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，原子能級具有特征性。產(chǎn)生躍遷時，吸收或發(fā)射的能量不同——具有特征性。所對應(yīng)的吸收線為特征譜線。（2）原子的基態(tài)?第一激發(fā)態(tài)的躍遷——最易發(fā)生，吸收最強(qiáng)，為該元素的靈敏線。（3）
4、利用原子蒸氣對特征譜線的吸收可以進(jìn)行定量分析。4.2.2原子吸收和原子蒸氣厚度的關(guān)系實(shí)驗(yàn)證明：Iv＝I0ve－KvL式中，Kv為原子蒸氣對頻率為v的譜線的吸收系數(shù)。原子吸收和原子蒸氣厚度的關(guān)系：A＝lg(I0v/Iv)＝0.434KvL由此可見，二者的關(guān)系從朗伯定律,即：A∝LLI0vIv4.2.3吸收線的輪廓與變寬（一）吸收線的輪廓如果照射原子的光子的能量hv正好等于原子的二能級的能量差ΔE，即：hv＝ΔE則該原子會吸收頻率為v的光，產(chǎn)生原子吸收光譜。由上式可知原子吸收應(yīng)產(chǎn)生一條幾何意義上的極細(xì)的吸收線。然而，實(shí)際上用特征光照射原子時，得到的是具有一
5、定寬度的吸收光譜。如果用強(qiáng)度為I0v的入射光照射原子，可得如圖所示的透過光強(qiáng)度和入射光頻率的關(guān)系曲線。在一個較小范圍內(nèi)，透射光強(qiáng)度Iv和吸光度A將隨入射光頻率v而改變。由A＝lg(I0v/Iv)＝0.434KvL知，若I0v和L一定，則Kv也將隨v而改變。v0IvI0v可以用Kv～?關(guān)系曲線來表示吸收線的輪廓：表征吸收線輪廓的參數(shù)：中心頻率?0或中心波長λ0(nm)，半寬度Δ?，峰值吸收系數(shù)K0。（二）吸收線的變寬為什么原子吸收線是一條有一定寬度的譜線？有那些因素引起譜線的變寬？（1）自然寬度無外界條件影響時，譜線所具有的寬度。自然寬度約為10-5nm
6、數(shù)量級。（2）多普勒變寬（熱變寬）ΔvD如果和光源相對靜止的基態(tài)原子吸收光譜的中心頻率為v0，那么跑向光源的原子就會“覺得”光源發(fā)出的光的頻率略有增加，它的吸收光的頻率就會略低于v0；反之，背離光源的原子的吸收光的頻率，就會略高于v0，于是檢測器便接收到許多頻率略有差異的光，這種運(yùn)動著的原子的多普勒效應(yīng)便引起了吸收譜線的總體變寬。（3）壓力變寬（勞倫茲變寬，赫魯茲馬克變寬）ΔVL由于原子相互碰撞使能量發(fā)生稍微變化，引起的譜線變寬。勞倫茲（Lorentz）變寬：待測原子和其他原子碰撞。隨原子區(qū)壓力增加而增大。赫魯茲馬克（Holtsmark）變寬（共振變寬
7、）：同種原子碰撞。濃度高時起作用，在原子吸收中可忽略。（4）場致變寬外界電場、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；其影響一般較??；通常,ΔvD為引起譜線變寬的主要原因。4.2.4高溫中基態(tài)原子和激發(fā)態(tài)原子的分配原子吸收光譜是利用待測元素的原子蒸氣中基態(tài)原子對共振線的吸收的關(guān)系來測定的。待測元素的原子蒸氣是由試樣在高溫條件下產(chǎn)生的。在高溫的條件下，蒸氣中待測元素基態(tài)原子數(shù)與其原子總數(shù)之間的關(guān)系是怎樣的呢？當(dāng)熱力學(xué)平衡時，蒸氣中待測元素基態(tài)原子數(shù)與其原子總數(shù)之間的關(guān)系符合Boltzmann分布：式中，Pj和PO分別為激發(fā)態(tài)和基態(tài)的統(tǒng)計(jì)權(quán)重
8、；Nj和N0分別為激發(fā)態(tài)原子數(shù)與基態(tài)原子數(shù)；K為波爾茲曼常數(shù)；T為體系的絕對溫度；Ej和E0分
