第十章原子吸收光谱法

原子吸收光谱法1、原子吸收光谱的基本原理是什么，为什么采用锐线光源？答：原子吸收法是基于物质所产生的原子蒸气对特征谱线的吸收作用来进行定量分析的一种方法。

任何元素的原子都是由原子核和绕核运动的电子组成，原子核外电子按其能量的高低分层分布而形成不同的能级，因此，一个原子核可以具有多种能级状态。

能量最低的能级状态称为基态能级（E0=0），其余能级称为激发态能级，而能最低的激发态则称为第一激发态。

正常情况下，原子处于基态，核外电子在各自能量最低的轨道上运动。

如果将一定外界能量如光能提供给该基态原子，当外界光能量E恰好等于该基态原子中基态和某一较高能级之间的能级差ΔE时，该原子将吸收这一特征波长的光，外层电子由基态跃迁到相应的激发态，而产生原子吸收光谱。

核外电子从基态跃迁至第一激发态所吸收的谱线称为共振吸收线，简称共振线。

由于基态与第一激发态之间的能级差最小，电子跃迁几率最大，故共振吸收线最易产生。

对多数元素来讲，它是所有吸收线中最灵敏的，在原子吸收光谱分析中通常以共振线为吸收线。

若测定溶液中某金属的量，需先将金属离子化合物在高温下解离成原子蒸气，两种形态间存在定量关系。

光源发射出的特征波长光辐射通过原子蒸气时，原子中的外层电子吸收能量，使得特征谱线的光强度减弱。

光强度的变化符合朗伯-比耳定律，在此基础上再进行定量分析。

与分子光谱的带状光谱不同，原子吸收光谱理论上是线状光谱，但由于自然宽度、多普勒宽度、压力变宽、自吸变宽、场致变宽等，使得谱线具有一定的宽度。

从理论上来说，可以通过计算在吸收线轮廓内，吸收系数的积分称为积分吸收系数，简称为积分吸收，它表示吸收的全部能量。

但实际上，测定该值需要分辨率非常高的色散仪器，很难实现。

1955年澳大利亚学者沃尔森(Walsh) 提出，在温度不太高的稳定火焰条件下，峰值吸收系数与火焰中被测元素的原子浓度也正比。

因此，目前一般采用测量峰值吸收系数的方法代替测量积分吸收系数的方法。

原子吸收光谱法原理
原子吸收光谱法是一种常用的分析技术，用于确定物质中的元素含量。

该方法基于原子在特定波长的光照射下发生能级跃迁的现象，利用元素特征波长的吸收峰的强度来测量样品中元素的浓度。

以下是原子吸收光谱法的原理。

1. 原子的能级结构：原子由电子围绕着原子核的轨道运动组成。

电子在这些轨道上具有不同的能量，称为电子能级。

当原子受到外部的能量激发时，电子会从低能级跳跃到高能级，形成激发态。

2. 能级跃迁：原子的电子在吸收能量后，会跃迁到高能级。

当电子从高能级返回到低能级时，必须释放出能量。

这个能量的差别可以以光子形式释放出来，其波长与能级差相关。

3. 吸收光谱：在原子吸收光谱实验中，使用的是特定波长的光源，通常为中性或离子化的金属蒸汽灯。

这些光源会发出特定波长的光，射入样品中。

4. 样品吸收：样品中的元素原子会吸收与其能级差相匹配的波长的光。

当光通过样品时，部分光会被吸收，其吸收强度与元素的浓度成比例。

5. 检测：通过测量样品吸收光的强度，可以确定元素的浓度。

一般使用光电器件来测量吸收光的强度。

可以采用单光束或双光束系统进行测量。

6. 标准曲线：为了确定未知样品中元素的浓度，常常使用标准曲线进行定量分析。

通过测量一系列已知浓度的标准溶液的吸收峰强度，可以绘制出吸收峰强度与浓度之间的关系曲线。

利用这个曲线，可以根据样品的吸光度值来确定其浓度。

总之，原子吸收光谱法利用原子能级跃迁的现象，通过测量样品对特定波长光的吸收来测量元素的浓度。

该技术广泛应用于元素分析和环境监测等领域。

原子吸收光谱法原理简述
原子吸收光谱法是一种用于分析物质中金属元素含量的方法。

它的原理简述如下：
当金属原子处于基态时，它们会吸收特定波长的光。

原子吸收光谱法利用这一特性来测量样品中金属元素的含量。

首先，样品被转化成气态原子或原子的气态化合物，然后通过光源发出的特定波长的光照射样品。

如果样品中含有被检测的金属元素，这些原子会吸收光，使得光源透过样品时的光强度减弱。

测量光源透过样品前后的光强度差异，就可以确定金属元素的含量。

原子吸收光谱法的原理基于不同金属元素吸收光的特性。

每种金属元素都有特定的吸收光谱线，这些谱线对应着特定波长的光。

因此，通过测量样品对不同波长光的吸收情况，可以确定样品中不同金属元素的含量。

此外，原子吸收光谱法还遵循比尔-朗伯定律，即吸收光强度与浓度成正比。

因此，可以通过测量吸收光强度的变化来确定金属元素的浓度。

总的来说，原子吸收光谱法利用金属原子对特定波长光的吸收特性，通过测量样品对光的吸收来确定其中金属元素的含量。

这一方法在分析化学和环境监测等领域有着广泛的应用。

1．分析化学何先莉、赵淑珍、武少华，北京工业大学出版社，1996年9月，（1997年9月第2次印刷）P323：第十章原子吸收光谱法习题1．原子核吸收分光光度计主要由哪几部分组成？每部分的作用是什么？在构造上与分光光度计有什么不同？为什么？2．什么是积分吸收？峰值吸收？实际分析中为什么可以用峰值吸收代替积分吸收？3．何为锐线光源？在原子吸收中为什么要用锐线光源？4．计算2000K和3000K时Cu324.75nm的多普勒宽度为多少?5．浓度为0.2μg/ml的镁溶液,在原子核吸收分光光度计测得吸光度为0.220，试计算镁元素的特征浓度。

(0.004μg/ml/1%)6．原子吸收光谱法测定某元素的特征浓度的0.1μg/ml/1%吸收，为使测量误差最小，需要得到0.436的吸收值,求在此情况下待测溶液的浓度应为多少?7．某原子吸收分光光度计测定某元素的光谱通带为 1.0nm，而该仪器的倒线色散率为2.0nm/mm，应选择的狭缝宽度为多少？8．使用取血清2ml用纯水稀释到50ml，测其吸光值为0.213，求血清中Mg的含量（以mg/L 表示）。

(13.5mg/L)9．用原子吸收法测某废液中Cd含量，从废液排放口准确量取水样100.0ml，经适当酸化处理后，准确加入10ml甲基异丁基酮（MIBK）溶液萃取浓缩，被测元素在波长228.8nm 下进行测定,测得吸光值为0.182，在同样条件下，测得Cd标准系列的吸光度如下：用作图法求该厂废液中Cd的含量（以mg/L表示），并判断是否超标（国家规定Cd的排放标准是0.1mg/L）?10．用原子吸收光谱法测某聚醚样品中K的含量，称取聚醚样10.0mg溶解后，转移至50ml 容量瓶中，稀释至刻度。

吸取相同体积的试液于25ml容量瓶中，分别加入不同体积的11．用原子吸收光谱法测定Cu的浓度，取10ml未知Cu试液，放入25ml容量瓶中，稀释至刻度，测得吸光度为0.302,另取10.0ml未知液和2.00ml、50μg/ml的Cu标准溶液，也放入25ml容量瓶中稀释至刻度，测得吸光度为0.760，求未知液中Cu的浓度。

第十章原子吸收光谱法知识要点1．基本概念及原理原子吸收光谱法是基于测量试样所产生的原子蒸气中基态原子对其特征谱线的吸收，从而定量测定化学元素的方法。

它具有灵敏度高、选择性好、测定范围广泛、操作简便和分析速度快的特点。

原子受到外界能量激发时，最外层电子可能跃迁到不同的能级，即不同的激发态。

电子在基态与激发态之间的跃迁称为共振跃迁。

电子吸收能量从基态跃迁到能量最低激发态(第一激发态)时所产生的谱线为主共振吸收线，电子从能量最低激发态跃迁回基态释放能量所产生的谱线为主共振发射线。

二者统称为主共振线，一般是元素的最易发生、吸收最强、最灵敏的谱线。

不同元素的主共振线不相同而各有其特征性，称其为元素的特征谱线。

原子吸收线并不是严格的几何线，而是具有一定宽度和轮廓的谱线。

吸收系数随波长(或频率)的分布曲线称为吸收谱线轮廓，通常用中心频率％和半宽度△v这两个物理量来描述。

中心频率v0是最大吸收系数所对应的频率，其能量等于产生吸收的两量子能级间真实的能量差，而该处的最大吸收系数又称为峰值吸收系数K。

；半宽度△v是指峰值吸收系数一半即K0/2处所对应的频率范围，它用以表征谱线轮廓变宽的程度。

2．要求掌握的重点及难点(1)原子吸收光谱仪的基本结构原子吸收光谱仪分单光束型和双光束型，由光源、原子化系统、分光系统和检测系统四大部分构成。

光源为锐线光源，多用空心阴极灯，要求其能发射待测元素的特征锐线光谱，同时强度要大、稳定性要好、寿命长。

原子化器分为火焰原子化器和非火焰原子化器。

火焰原子化器由雾化器、雾化室和燃烧器等部分组成，火焰原子化系统结构简单、操作方便，准确度和重现性较好，满足大多数元素的测定，应用较为广泛，但其原子化效率低，试样用量大；非火焰原子化器包括石墨炉原子化器，石墨炉原子化器由电源、炉体和石墨管组成，石墨炉原子化器的原子化效率和测定灵敏度比火焰原子化器高得多，试样用量少，特别适合试样量少，又需测定其中痕量元素的情况，但是其精密度不如火焰法，测定速度较火焰法慢，另外装置较复杂、费用较高。

原子吸收光谱法原子吸收光谱（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS)，又称原子分光光度法，是基于待测元素的基态原子蒸汽对其特征谱线的吸收，由特征谱线的特征性和谱线被减弱的程度对待测元素进行定性定量分析的一种仪器分析的方法。

中文名原子吸收光谱法外文名Atomic Absorption Spectroscopy光线范围紫外光和可见光出现时间上世纪50年代简称AAS测定方法标准曲线法、标准加入法别名原子吸收分光光度法基本原理原子吸收光谱法(AAS)是利用气态原子可以吸收一定波长的光辐射，使原子中外层的电子从基态跃迁到激发态的现象而建立的。

由于各种原子中电子的能级不同，将有选择性地共振吸收一定波长的辐射光，这个共振吸收波长恰好等于该原子受激发后发射光谱的波长。

当光源发射的某一特征波长的光通过原子蒸气时，即入射辐射的频率等于原子中的电子由基态跃迁到较高能态（一般情况下都是第一激发态）所需要的能量频率时，原子中的外层电子将选择性地吸收其同种元素所发射的特征谱线，使入射光减弱。

特征谱线因吸收而减弱的程度称吸光度A，在线性范围内与被测元素的含量成正比：A=KC式中K为常数；C为试样浓度；K包含了所有的常数。

此式就是原子吸收光谱法进行定量分析的理论基础由于原子能级是量子化的，因此，在所有的情况下，原子对辐射的吸收都是有选择性的。

由于各元素的原子结构和外层电子的排布不同，元素从基态跃迁至第一激发态时吸收的能量不同，因而各元素的共振吸收线具有不同的特征。

由此可作为元素定性的依据，而吸收辐射的强度可作为定量的依据。

AAS现已成为无机元素定量分析应用最广泛的一种分析方法。

该法主要适用样品中微量及痕量组分分析。

原子吸收光谱法谱线轮廓原子吸收光谱线并不是严格几何意义上的线，而是占据着有限的相当窄的频率或波长范围，即有一定的宽度。

原子吸收光谱的轮廓以原子吸收谱线的中心波长和半宽度来表征。

中心波长由原子能级决定。

原子吸收光谱法的基本原理
原子吸收光谱法是一种常用的分析技术，其基本原理是利用原子或分子在特定能级间的电子跃迁现象来进行分析。

该法通过测量样品溶液或气体对特定波长的光的吸收情况，从而确定样品中所含元素的种类和浓度。

原子吸收光谱法的基本步骤包括：
1. 光源选择和光束整形：选择恰当的光源，常用的有希望灯和氢/氘灯。

同时，需要通过光束整形系统将光束调节为单色、平行和集中的形式。

2. 样品制备：根据分析目的，在适当的条件下，将待测溶液或气体样品制备成符合测量要求的状态。

例如，对溶液样品进行稀释、过滤或加热等处理。

3. 选择合适的吸收线：根据待测元素的特性，选择合适的吸收波长。

一般情况下，选择元素的共振线可以提高分析的灵敏度和选择性。

4. 光路调节：通过调节光路，使得入射光能够通过样品，并与样品中的原子或分子发生相互作用。

5. 光强测量：使用光电二极管、光电倍增管或光谱仪等光学探测器，测量出透射光强或吸收光强。

6. 基准校正：将测量得到的光强数据与基准样品进行比较，进
行校正。

7. 数据分析：根据样品中吸收光强的变化情况，推导出样品中待测元素的浓度，常用的数据分析方法有比对法、标准曲线法和内标法等。

原子吸收光谱法广泛应用于环境、农业、化学、医药等领域。

其优点包括简单、灵敏且不受干扰，但也存在测量范围窄、矩阵效应和仪器复杂等缺点。

因此，在实际应用中需要根据具体情况选择合适的分析方法和仪器。

第十章原子吸收光谱分析法1．共振线与元素的特征谱线基态→第一激发态，吸收一定频率的辐射能量，产生共振吸收线(简称共振线)；吸收光谱。

激发态→基态，发射出一定频率的辐射，产生共振吸收线(也简称共振线)；发射光谱。

元素的特征谱线：(1)各种元素的原子结构和外层电子排布不同，基态→第一激发态：跃迁吸收能量不同——具有特征性。

(2)各种元素的基态→第一激发态，最易发生，吸收最强，最灵敏线。

特征谱线。

(3)利用特征谱线可以进行定量分析。

2．吸收峰形状原子结构较分子结构简单，理论上应产生线状光谱吸收线。

实际上用特征吸收频率左右围的辐射光照射时，获得一峰形吸收(具有一定宽度)。

由 It =Ie-Kvb透射光强度It 和吸收系数及辐射频率有关。

以Kv与v作图得图10一1所示的具有一定宽度的吸收峰。

3．表征吸收线轮廓(峰)的参数(峰值频率)：最大吸收系数对应的频率或波长；中心频率v中心波长：最大吸收系数对应的频率或波长λ(单位为nm)；半宽度：△v0B4．吸收峰变宽原因(1)自然宽度在没有外界影响下，谱线仍具有一定的宽度称为自然宽度。

它与激发态原子的平均寿命有关，平均寿命越长，谱线宽度越窄。

不同谱线有不同的自然宽度，多数情况下约为10-5nm数量级。

多普勒效应：一个运动着的原子发出的光， (2)多普勒变宽(温度变宽)△v如果运动方向离开观察者(接受器)，则在观察者看来，其频率较静止原子所发的频率低，反之，高。

(3)劳伦兹变宽，赫鲁兹马克变宽(碰撞变宽)△v由于原子相互碰撞使能L量发生稍微变化。

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。

(4)自吸变宽空心阴极灯光源发射的共振线被灯同种基态原子所吸收产生自吸现象，灯电流越大，自吸现象越严重，造成谱线变宽。

(5)场致变宽场致变宽是指外界电场、带电粒子、离子形成的电场及磁场的作用使谱线变宽的现象，但一般影响较小。

为主。

在一般分析条件下△V5．积分吸收与峰值吸收光谱通带0．2 nm，而原子吸收线的半宽度10-3nm，如图10—2所示。

原子吸收光谱分析法知识详解原子吸收光谱分析法是实验室元素分析最常用的方法之一。

原子吸收光谱分析（又称原子吸收分光光度分析）是基于从光源辐射出待测元素的特征光波，通过样品的蒸汽时，被蒸汽中待测元素的基态原子所吸收，由辐射光波强度减弱的程度，可以求出样品中待测元素的含量。

一、原子吸收光谱的理论基础1、原子吸收光谱的产生在原子中，电子按一定的轨道环绕原子核旋转，各个电子的运动状态是由4个量子数来描述。

不同量子数的电子，具有不同的能量，原子的能量为其所含电子能量的总和。

原子处于完全游离状态时，具有最低的能量，称为基态。

在热能、电能或光能的作用下，基态原子吸收了能量，最外层的电子产生跃迁，从低能态跃迁到较高能态，它就成为激发态原子。

激发态原于很不稳定，当它回到基态时，这些能量以热或光的形式辐射出来，成为发射光谱。

其辐射能量大小，用下列公式示：ΔE=Eq-E0=hv=hc/λ式中：H：普朗克常数，其数值为：6.626*10-23J·S；C：光速（3*105km／s）；V、入：分别为发射光的频率和波长；E0、E q：分别代表基态和激发态原子的能量，它们与原子的结构有关。

由于不同元素的原子结构不同，所以一种元素的原子只能发射由其已与Eq决定的特定频率的光。

这样，每一种元素都有其特征的光谱线。

即使同一种元素的原子，它们的Eq也可以不同，也能产生不同的谱线。

原子吸收光谱是源于发射光谱的逆过程。

基态原子只能吸收频率为：υ=（Eq-E0）/h的光，跃迁到高能态Eq。

因此，原子吸收光谱的谱线也取决于元素的原子结构，每一种元素有其特征的吸收光谱线。

原子的电子从基态激发到最接近于基态的激发态，称为共振激发。

当电子从共振激发态跃迁回基态时，称为共振跃迁。

这种振跃迁所发射的谱线称为共振发射线，与此过程相反的谱线称为共振吸收线。

元素的共振吸收线一般有好多条，其测定灵敏度也不同。

在测定时，一般选用灵敏线，但当被测元素含量较高时，也可采用次灵敏线(有些元素有好几条线，有的只有一条，次灵敏线能量太低不能使用）。