原子吸收光谱法基本原理

原子吸收光谱法基本原理【任务分析】通过日常生活中的实例，使学生自然地将样品、光、分析联系在一起，理解产生原子吸收光谱的原理。

【任务实施】1、原子吸收分光光度计的基本原理（1）共振线和吸收线任何元素的原子都由原子核和围绕原子核运动的电子组成。

这些电子按其能量的高低分层分布，而具有不同能级，因此一个原子可具有多种能级状态。

在正常状态下，原子处于最低能态（这个能态最稳定）称为基态。

处于基态的原子称基态原子。

基态原子受到外界能量（如热能、光能等）激发时，其外层电子吸收了一定能量而跃迁到不同能态，因此原子可能有不同的激发态。

当电子吸收一定能量从基态跃迁到能量最低的激发态时所产生的吸收谱线，称为共振吸收线，简称共振线。

当电子从第一激发态跃回基态时，则发射出同样频率的光辐射，其对应的谱线称为共振发射线，也简称共振线。

由于不同元素的原子结构不同，其共振线也因此各有其特征。

由于原子的能态从基态到最低激发态的跃迁最容易发生，因此对大多数元素来说，共振线也是元素的最灵敏线。

原子吸收光谱分析法就是利用处于基态的待测原子蒸气对从光源发射的共振发射线的吸收来进行分析的，因此元素的共振线又称分析线。

（2）谱线轮廓与谱线变宽①谱线轮廓从理论上讲，原子吸收光谱应该是线状光谱。

但实际上任何原子发射或吸收的谱线都不是绝对单色的几何线，而是具有一定宽度的谱线。

若在各种频率ν下，测定吸收系数νK, K为纵坐标，ν为横坐标，可得如图5-9所示曲线，称为吸收曲线。

曲线极大值对应的以ν频率ν称为中心频率。

中心频率所对应的吸收系数称为峰值吸收系数。

在峰值吸收系数一半(νK/2)处，吸收曲线呈现的宽度称为吸收曲线半宽度，以频率差ν∆表示。

吸收曲线的∆的数量级约为10-3～10-2 nm（折合成波长）。

吸收曲线的形状就是谱线轮廓。

半宽度ν②谱线变宽原子吸收谱线变宽原因较为复杂，一般由两方面的因素决定。

一方面是由原子本身的性质决定了谱线自然宽度；另一方面是由于外界因素的影响引起的谱线变宽。

原子吸收光谱和红外光谱是化学分析领域中常见的分析方法，它们在原子和分子结构的解析和鉴定中具有重要作用。

虽然二者都是用于分析样品成分和结构的光谱技术，但它们在原理和应用上有着明显的异同点。

一、原子吸收光谱1.原子吸收光谱的基本原理原子吸收光谱是利用原子对特定波长的光进行吸收而产生的，通过分析光的衰减程度来测定样品中不同元素的含量。

当原子吸收特定波长的光后，电子从基态跃迁至激发态，从而产生吸收峰。

这一原理被广泛应用于分析金属元素和其他原子的定量测定。

2.原子吸收光谱与光谱仪的关系原子吸收光谱仪是用于测定原子吸收光谱的分析仪器，它包括光源、样品室、光路等部分。

通过光源发出特定波长的光线，样品中的原子吸收部分光线，剩余的光线经光路到达检测器，从而实现对样品中不同元素含量的测定。

3.原子吸收光谱的应用原子吸收光谱在环境监测、食品安全和医药等领域都有着广泛的应用。

利用原子吸收光谱可以对水体中的重金属离子进行快速测定，保障水质安全；在医药领域，原子吸收光谱可以用于药品成分的分析和检测。

二、红外光谱1.红外光谱的基本原理红外光谱是利用物质吸收、透射和反射红外光的特性来分析物质结构的一种技术。

物质中的分子在吸收红外光后会发生振动和转动，产生特征的红外光谱图谱。

通过分析这些谱图可以确定物质的结构和成分。

2.红外光谱仪的组成及原理红外光谱仪包括光源、样品室、光路和检测器等组成部分。

当红外光穿过样品时，被吸收的波长和强度会发生改变，检测器可以通过测量这些改变来分析样品的成分和结构。

3.红外光谱的应用红外光谱在化学、材料和生物领域都有着广泛的应用。

红外光谱可以用于药品成分的鉴定和质量控制；在材料领域，红外光谱可以帮助分析材料的组成和结构。

对比原子吸收光谱和红外光谱，可以发现它们在分析原子和分子结构上有着明显的异同点。

原子吸收光谱主要用于分析元素的含量和测定，对于金属元素和其他原子有着较广泛的应用；而红外光谱主要用于分析化合物的结构和成分，可以辅助分析有机化合物和聚合物的结构。

原子吸收光谱仪的原理、构成、操作及应用领域详解一、原子吸收光谱仪原理原子吸收光谱仪的原理是根据物质基态原子蒸汽对特征辐射吸收的作用来进行金属元素分析。

1、原子吸收光谱的产生任何元素的原子都是由原子核和核外电子组成。

原子核是原子的中心体，核正电，电子荷负电，总的负电荷与原子核的正电荷数相等。

电子沿核外的圆形或椭圆形轨道围绕着原子核运动，同时又有自旋运动。

电子的运动状态由波函数0描述。

求解描述电子运动状态的薛定愕方程，可以得到表征原子内电子运动状态的量子数n、L、m，分别称为主量子数、角量子数和磁量子数。

原子核外的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(Eo)，其余能级称为激发态能级，而能量最低的激发态则称为第一激发态。

一般情况下，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△E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。

2、原子吸收光谱仪基本原理仪器从光源辐射出具有待测元素特征谱线的光，通过试样蒸气时被蒸气中待测元素基态原子所吸收，由辐射特征谱线光被减弱的程度来测定试样中待测元素的含量。

3、原子吸收光谱仪方法原理原子吸收是指呈气态的原子对由同类原子辐射出的特征谱线所具有的吸收现象。

当辐射投射到原子蒸气上时，如果辐射波长相应的能量等于原原子吸收光谱仪子由基态跃迁到激发态所需要的能量时，则会引起原子对辐射的吸收，产生吸收光谱。

基态原子吸收了能量，最外层的电子产生跃迁，从低能态跃迁到激发态。

原子吸收光谱根据郎伯-比尔定律来确定样品中化合物的含量。

已知所需样品元素的吸收光谱和摩尔吸光度，以及每种元素都将优先吸收特定波长的光，因为每种元素需要消耗一定的能量使其从基态变成激发态。

检测过程中，基态原子吸收特征辐射，通过测定基态原子对特征辐射的吸收程度，从而测量待测元素含量。

原子吸收光谱法模块1 原子吸收光谱法基本原理仪器结构：光源；检测系统；分光系统；原子化系统一、 原子吸收法定义原子吸收法是一种利用元素的基态原子对特征辐射线的吸收程度进行定量的分析方法。

测定对象：金属元素及少数非金属元素。

二、原子吸收光谱的产生当有光辐射通过自由原子蒸气，且入射光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，原子就要从辐射场中吸收能量，产生吸收，电子由基态跃迁到激发态，同时伴随着原子吸收光谱的产生。

原子吸收光谱是原子由基态向激发态跃迁产生的原子线状光谱。

分光法：分子或离子的吸收为带状吸收。

原子法：基态原子为线状吸收。

三、原子吸收光谱几个重要概念共振吸收线:当电子吸收一定能量从基态跃迁到第一激发态时所产生的吸收谱线，称为共振吸收线，简称共振线。

共振发射线：当电子从第一激发态跃回基态时，则发射出同样频率的光辐射，其对应的谱线称为共振发射线，也简称共振线。

分析线：用于原子吸收分析的特征波长的辐射称为分析线，由于共振线的分析灵敏度高，光强大常作分析线使用。

（亦称为特征谱线）四、原子吸收线的形状（光谱的轮廊 ）原子对光的吸收是一系列不连续的线，即原子吸收光谱。

原子吸收光谱线并不是严格几何意义上的线，而是具有一定的宽度。

νI ν0I 频率为ν0的入射光和透过光的强度νK 原子蒸气对频率ν0的入射光的吸收系数 L 原子蒸气的宽度吸收线轮廓——描绘吸收率随频率或波长变化的曲线。

发射线轮廓——描绘发射辐射强度随频率或波长变化的曲线。

原子吸收光谱的轮廓以原子吸收谱线的中心频率和半宽度来表征。

中心频率：曲线极大值对应的频率υ0 峰值吸收系数:中心频率所对应的吸收系数吸收线的半宽度：指在中心频率处，最大吸收系数一半处，吸收光谱线轮廓上A 、B 两点之间的频率差。

吸收曲线的半宽度△υ的数量级约为0.001~0.01nm五、影响原子吸收谱线变宽的原因（1）自然变宽ΔνN不同谱线有不同的自然宽度,在多数情况下,自然宽度约相当于10-5nm 数量级。

原子吸收光谱的基本原理
原子吸收光谱是由单个原子吸收紫外光进行谱线分析计量测定所采用的一种光谱技术。

它的基本原理是原子吸收既定量的紫外光，在激发几何条件下，利用光谱仪测量紫外光，可判断物质中元素的含量。

吸收光谱分析定量的原理是物质会吸收一定波长的外界光，吸收程度与物质中原子含量成比例，将原子含量与原子峰位置或峰高度联系起来，从而实现定量分析。

原子的激发原理是基于电子前进理论的结果。

电子前进理论认为，电磁波通过空气或其它物质时，在特定波长处会激发原子的电子，使其从低能级的原子态升至高能级的离子态，且所用的电磁波的波长和原子每次跃迁所需的能量相一致，于是就出现了原子吸收谱线，即原子吸收光谱。

由原子激发衍生出来的原子吸收光谱可以用来定量和定性分析.在样品中，原子被激发为高能状态，之后电子崩溃跃迁以较低的能级，而这些外部紫外光可在具体波长处激发这些原子，当激发发生时，原子将失去其能级并吸收一定的能量。

因此，根据激发进步理论和原子结构理论，原子将排列一系列的激发电子态，每一级的激发态和原子中的电子能级有关，只有特定的电磁波可以激发电子，消耗的能量作为原子的半宽或原子的谱线能量。

原子吸收光谱分析也受到单色外界激发而引发的同源谱线干扰的影响。

在实际应用中，应尽量减少激发强度，提高谱线能量信号和测定精度，从而避免此类可能的干扰现象。

总之，原子吸收光谱是一种基于电子前进理论的光谱技术，可以通过原子吸收的紫外光进行谱线的分析计量测定，从而实现物质中元素定量的测定。

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。