儀器分析課件第4章-原子吸收光譜-01.ppt

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1、第4章原子吸收光譜法（之一）主講教師：朱祥兵目錄4-1概述4-2基本原理4-3原子吸收光譜儀4-3-1光源4-3-2原子化器4-4干擾及其消除方法4-5分析方法4.1、原子吸收光譜概述原子吸收光譜的發(fā)展原子吸收光譜的特點(diǎn)原子吸收光譜在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用原子吸收光譜的發(fā)展1802年Wollaston在觀察到太陽光譜黑線時首次發(fā)現(xiàn)原子吸收現(xiàn)象1955年瓦爾西《原子吸收光譜在分析化學(xué)中的應(yīng)用》奠定了原子吸收光譜的理論基礎(chǔ)1965年出現(xiàn)火焰原子吸收光譜近年發(fā)展背景扣除及干擾消除技術(shù)原子吸收是指:氣態(tài)基態(tài)原子對于同種原子發(fā)射

2、出來的特征光譜輻射具有吸收能力的現(xiàn)象。(吸收同種元素發(fā)射的特征輻射)原子吸收現(xiàn)象用于分析的條件：（1）要將試樣溶液中的待測元素原子化；（2）有一個光強(qiáng)穩(wěn)定的光源，能夠給出同種原子特征的光輻射。實(shí)驗(yàn)裝置（1）銳線光源：發(fā)射待測元素的特征輻射（空心陰極燈、無極放電燈）（2）原子化器：提供足夠的能量，使試液霧化、去溶劑、脫水、離解產(chǎn)生待測元素的基態(tài)自由原子。（3）分光系統(tǒng)：把共振線與光源發(fā)射的其它譜線分開并將其聚集到光電倍增管上。（4）檢測系統(tǒng)：接受待測元素的光信號，并將其轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)放大和處理后得出結(jié)果

3、。原子吸收光譜的特點(diǎn)靈敏度高，10-10～10-14g選擇性好，一般情況下共存元素不干擾準(zhǔn)確度高，1%～5%操作簡單，可測定70多個元素（各種樣品中）分析速度快局限性：難熔元素、非金屬元素測定困難、不能同時測定多元素原子吸收光譜法的應(yīng)用應(yīng)用廣泛的微量金屬元素的首選測定方法(非金屬元素可采用間接法測量)。(1)頭發(fā)中微量元素的測定—微量元素與健康關(guān)系；(2)水中微量元素的測定—環(huán)境中重金屬污染分布規(guī)律；(3)水果、蔬菜中微量元素的測定；(4)礦物、合金及各種材料中微量元素的測定；(5)各種生物試樣中微量元素的測定。

4、4.2、原子吸收光譜的基本原理原子吸收光譜的產(chǎn)生基態(tài)原子數(shù)與溫度的關(guān)系原子吸收譜線的輪廓原子吸收的測量4.1.1、原子吸收光譜的產(chǎn)生1.原子的能級與躍遷共振線廣義的定義：凡是從基態(tài)開始的吸收線或由激發(fā)態(tài)直接回到基態(tài)的發(fā)射線。(主)共振線：具有最低激發(fā)電位的譜線，也即電子從基態(tài)躍遷到能量最低的激發(fā)態(tài)（第一激發(fā)態(tài)）或從第一激發(fā)態(tài)直接躍遷回基態(tài)所產(chǎn)生的譜線原子能級示意圖各種元素的原子結(jié)構(gòu)和外層電子排布不同，躍遷所需要的能量也不同，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。由于躍遷吸收能量不同——具有特征性。

5、原子吸收光譜分析原理：利用處于基態(tài)的待測原子蒸氣對光源輻射共振線的吸收來進(jìn)行分析2.元素的特征譜線4.2.2、基態(tài)原子數(shù)與溫度的關(guān)系MX(金屬鹽)MX(氣態(tài)分子)MXo(氣態(tài)非金屬原子)Mo(基態(tài)金屬原子)Mj(激發(fā)態(tài)金屬原子)基態(tài)原子數(shù)與激發(fā)態(tài)原子數(shù)的關(guān)系：波茲曼方程:T↑T↓No，Ni：處于基態(tài)和激發(fā)態(tài)的原子數(shù)go，gi：基態(tài)和激發(fā)態(tài)的統(tǒng)計(jì)權(quán)重K：波茲曼常數(shù)T：熱力學(xué)溫度Ei：激發(fā)態(tài)能量一些元素共振線的Nj/N0值4-2-3譜線的輪廓與譜線變寬?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(shí)際上用特

6、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)Kv及輻射頻率有關(guān)。以Kv與?作圖：表征吸收線輪廓(峰)的參數(shù)：中心頻率?0(峰值頻率)：最大吸收系數(shù)對應(yīng)的頻率；中心波長：λ(nm)半寬度：Δ?0(Δλ)吸收峰變寬原因（1）自然寬度：無外界條件影響時的譜線寬度稱為自然寬度。與產(chǎn)生躍遷的激發(fā)態(tài)原子的平均壽命有關(guān)，平均壽命越長，吸收線的Δ?N越窄，10-8s，10-5nm（2）溫度變寬（多普勒變寬）ΔVo：原子在空間無規(guī)則熱運(yùn)動所引起的變寬，稱為熱變寬或多普

7、勒變寬。多普勒效應(yīng)：一個運(yùn)動著的原子發(fā)出的光，如果運(yùn)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，反之則高。1×10-3nm-5×10-3nm，主要因素（3）碰撞變寬--由于原子相互碰撞使能量發(fā)生稍微變化。共振變寬：同種原子碰撞,赫魯茲馬克（Holtsmark）變寬。濃度高時起作用，在原子吸收中可忽略勞倫茲（Lorentz）變寬：待測原子和其他原子碰撞。隨原子化器中壓力增大和溫度升高而增大。1×10-3nm-5×10-3nm（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

8、收產(chǎn)生自吸現(xiàn)象。燈電流越大，自吸現(xiàn)象越嚴(yán)重。（5）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，斯塔克效應(yīng)和塞曼效應(yīng)等；影響較小4-2-4積分吸收與峰值吸收1.積分吸收測量法在吸收線輪廓內(nèi)，吸收系數(shù)的積分表示基態(tài)原子所吸收的全部能量，即如右圖原子吸收線下面所包括的整個面積。積分吸收與基態(tài)原子數(shù)N0成正比。理論上：如果將公式左邊求出，即譜線下所圍面