当前位置：文档之家 › 分析化学第13章原子吸收分光光度法

分析化学第13章原子吸收分光光度法

  • 格式：pdf
  • 大小：789.61 KB
  • 文档页数：49

共振线是元素所有谱线中最灵敏的谱线。常用元 素最灵敏的第一共振吸收线作为分析线。原子吸收 线一般位于光谱的紫外区和可见区。
第十三章 原子吸收分光光度法
原子在各能级的分布
仪器分析
理论研究和实验观测表明，在热平衡状态时，激发态原子数Nj 与基态原子数No的关系可用玻尔兹曼 （Boltzmann）方程表示
第十三章 原子吸收分光光度法
原子吸收分光光度法
仪器分析
(atomic absorption spectrophotometry)
根据蒸气相中被测元素的基态原子对 特征辐射的吸收来测定试样中该元素含量 的方法。
特点： 准确度高、灵敏度高、选择性好、测量范围广。
第十三章 原子吸收分光光度法
仪器分析
第一节 原子吸收分光光度法的基本原理
第十三章 原子吸收分光光度法
原子的量子能级和能级图
仪器分析
光谱项(spectral term) 描述核外原子量子能级的形式
光谱项的多重性
主量子数
（分裂能级数目）
（价电子所处电子层）
总角量子数
n M LJ
（电子的轨道形状，相应的符号： S、P、D等）
内量子数（光谱支项）
第十三章 原子吸收分光光度法
第十三章 原子吸收分光光度法
仪器分析
原子吸收分光光度计的主要部件
锐线光源、原子化器、单色器和检测系统
第十三章 原子吸收分光光度法
光源
仪器分析
作用：
发射被测元素基态原子所吸收的特征共振线，称 为锐线光源（narrow-line source）。
光源的基本要求：
发射辐射波长的半宽度要明显小于吸收线的半宽 度，辐射强度大，稳定性好，背景信号低，使用 寿命长等。
第十三章 原子吸收分光光度法
仪器分析
用峰值吸收代替积分吸收进行定量的必要条件
锐线光源的发射线与原子吸收线的 中心频率完全一致。
锐线光源发射线的半宽度比吸收线 的半宽度更窄，一般为吸收线半宽度 的1/5～1/10 。
第十三章 原子吸收分光光度法
仪器分析
第二节 原子吸收分光光度计
Z-5000原子吸收光谱仪（塞曼偏振）
第十三章 原子吸收分光光度法
峰值吸收法 (peak absorption)
仪器分析
采用锐线光源，通过测定吸收线中心频率的峰值吸收系 数计算待测元素的原子数。
K0
2 Δν
ln2
π
Kνdν
2 ν
ln2 KN π
K0～N
A 0.434 2 ln2 KNL Δν π
A KN
A Kc
峰值吸收测量的吸光度与试样中被测组分的浓度呈线性
素的影响。
分两类： 由原子本身的性质决定,如谱线的自然宽度和同 位素效应宽、自吸变宽等。
第十三章 原子吸收分光光度法
仪器分析
自然宽度（natural width ，νN）
在无外界影响下，谱线固有的宽度。激发态原子的寿命愈短，吸收线 的自然宽度愈宽。
多数情况下，可忽略不计。
多普勒变宽（Doppler broadening，νD ）
由无规则的热运动产生，所以又称为热变宽，是谱线变宽的主要因素。 测定的温度越高，被测元素的原子质量越小，原子的相对热运动越剧 烈，热变宽越大。
第十三章 原子吸收分光光度法
压力变宽(pressure broadening)
仪器分析
由于吸光原子与蒸气原子相互碰撞而引起能级稍微变 化，发射或吸收光量子频率改变而导致的变宽。
• 赫鲁茲马克变宽（Holtsmark broadening，νR ）
又称共振变宽，同种原子间碰撞引起的谱线变宽，它随 试样原子蒸气浓度增加而增加。
• 劳沦茨变宽（Lorentz broadening，νL）
第十三章 原子吸收分光光度法
仪器分析
在原子吸收光谱分析中，把测量气态原子吸收共振线的总 能量称为积分吸收。
是指在原子吸收光谱中,原子蒸气所吸收的全部能量,即一 条吸收曲线下面所包括的整个面积。积分吸收与基态原子 数的关系式为：
kνdν＝πmec2 N0f
积分吸收系数Kv ∝ 基态原子数N
这是原子吸收法的重要理论基础，如能准确测量积分吸 收，即可求得原子浓度。
第十三章 原子吸收分光光度法
空心阴极灯 （hollow cathode lamp，HCL）
仪器分析
空心阴极灯发射的光 谱主要是阴极元素的光谱， 因此用不同的被测元素作 阴极材料，可制成各种被 测元素的空心阴极灯。
缺点是测一种元素换 一个灯，使用不便。
第十三章 原子吸收分光光度法
作用：
原子化器 (atomizer)
仪器分析
提供能量，使试样干燥，蒸发并转化为所需的基态原子蒸 气。被测元素由试样转入气相，并转化为基态原子的过程，称 为原子化过程。
Nj gj exp( Ej Eo )
No go
KT
一般在原子化温度（＜3000K）大多数元素的最 强共振线都低
于600nm， Nj/ No值绝大部分在10-3（＜1%）即Nj 与No相比， 激发态原子数可以忽略 。
第十三章 原子吸收分光光度法
原子吸收线
原子吸收过程
仪器分析
第十三章 原子吸收分光光度法
吸光原子与蒸气中其它原子或分子等相互碰撞而引起的谱 线变宽。随原子区内气体压力的增加和温度升高而增大。
第十三章 原子吸收分光光度法
仪器分析
原子吸收值与原子浓度的关系
积分吸收(integrated absorption)
透过光强度服从Lambert定律，数学表达式为
I
A＝
lgI0II0ν＝ex0p.4(34KKνLL)
原子吸收线的轮廓和变宽
若将吸收系数Kv 对频率v
作图，称为原子吸收线的轮廓。
若将透过光强 (I0) 对频率v
作图由图可见在中心频率处透过 光强度最小。（红线表示部分）
仪器分析
第十三章 原子吸收分光光度法
半宽度(half width)ν
仪器分析
指中心频率( ν0 )的吸收系数一半处谱线轮廓上两 点之间的频率差。吸收线的半宽度主要受下列因
原子能级图
光谱学中将原子所有各种可能的能级 状态用图解形式表示。 纵坐标
表示原子的能量E，单位是电子伏特(eV)
或波数(cm-1)。 横线
用光谱支项表示原子实际所处的能级。
仪器分析
第十三章 原子吸收分光光度法
仪器分析
原子从基态激发到能量最低的激发态（称为第一 激发态），为共振激发，产生的谱线称为共振吸 收线。

合集下载

原子吸收分光光度法(重点)

原子吸收分光光度法(重点)

优缺点：
（1）辐射光强度大，稳定，谱线窄，灯容易更换。 （2）每测一种元素需更换相应的灯。
三、原子化系统
1.作用
将试样中离子转变成原子蒸气。
2.原子化方法
火焰法
无火焰法—电热高温石墨管，激光。
3.火焰原子化装置—雾化器和燃烧器。
(1)雾化器：结构如图所示：
主要缺点：雾化效率
低。
（2）火焰
试样雾滴在火焰中，经蒸发，干燥，离解（还原）等过 程产生大量基态原子。
二、原子在各能级的分布
原子吸收光谱是利用待测元素的原子蒸气中基 态原子与共振线吸收之间的关系来测定的。
需要考虑原子化过程中，原子蒸气中基态原子 与待测元素原子总数之间的定量关系。
热力学平衡时，两者符合Boltzmann分布定律。
三、原子吸收线的轮廓和变宽
（一）原子吸收线的产生 当通过基态原子的光辐射具有的能量hν恰好等于
结构如图所示
3.空心阴极灯的原理
•施加适当电压时，电子将从空心阴极内壁加速飞向阳极； 在加速飞行过程与充入的惰性气体分子碰撞而使之电离， 产生正电荷，其在电场作用下，向阴极内壁猛烈轰击；使 阴极表面的金属原子溅射出来，溅射出来的金属原子再与 电子、惰性气体原子及离子发生撞碰而被激发，发出被测 元素特征的共振线。 • 用不同待测元素作阴极材料，可制成相应空心阴极灯。 • 空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。
（1）待测元素与其共存物质作用生成难挥发的化合物，致 使参与吸收的基态原子减少。
例：a、钴、硅、硼、钛、铍在火焰中易生成难熔化合物
b、硫酸盐、硅酸盐与铝生成难挥发物。
（2）待测离子发生电离反应，生成离子，不产生吸收，总 吸收强度减弱，电离电位≤6eV的元素易发生电离，火焰温 度越高，干扰越严重，（如碱及碱土元素）。
原子吸收分光光度法 原子吸收

原子吸收分光光度法 原子吸收

原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法是一种强大的分析化学技术，用于测量样品中特定元素的浓度。

这种技术能够提供高灵敏度和高选择性的分析结果，因此在环境监测、食品安全、生物医学和矿产资源等领域都得到了广泛的应用。

原子吸收分光光度法能够通过测量样品中特定元素吸收特定波长的光线来实现分析，从而可以得到目标元素的浓度信息。

1. 深入探讨原理原子吸收分光光度法的原理是基于原子在特定波长的光线激发下发生能级跃迁的现象。

当原子处于基态时，吸收特定波长的光线会使得原子中的电子跃迁到高能级，形成激发态；而当电子从高能级跃迁回基态时，会释放出特定波长的光线。

通过测量样品对特定波长光线的吸收量，就可以得到目标元素的浓度信息。

2. 工作原理原子吸收分光光度法的工作原理是通过光源、样品室、光谱仪和信号处理系统四个主要部分相互配合来实现的。

光源会产生特定波长的光线，并经过样品室中的样品后被光谱仪检测。

光谱仪会将不同波长的光线进行分离，并通过信号处理系统转换成对应的吸收量。

通过比对吸收量和标准曲线，就可以得到目标元素在样品中的浓度。

3. 应用领域原子吸收分光光度法在环境监测中有着重要的应用，例如大气颗粒物中重金属元素的测定；在食品安全领域，可以用于检测食品中的微量元素；在生物医学和生物化学研究中，可以用于体液中微量元素的测定；在矿产资源勘探和开发中，也可以用于矿石中目标元素的测定。

4. 总结与展望原子吸收分光光度法作为一种高灵敏度、高选择性的分析技术，为各个领域的分析化学研究提供了重要的支持。

随着科学技术的不断进步，原子吸收分光光度法的灵敏度和分辨率将得到进一步提升，从而能够更准确地测定样品中微量元素的含量。

该技术也将更广泛地应用于新的领域，并为人类健康、环境保护和资源利用等方面带来更多的益处。

个人观点原子吸收分光光度法作为一种重要的分析化学技术，对于解决实际中的分析难题具有重要的意义。

我对这一技术深信不疑，并且认为在科学研究和工程应用中，原子吸收分光光度法将会发挥越来越重要的作用。

原子吸收分光光度法 (Atomic Absorption Spectrometry, AAS)

原子吸收分光光度法 (Atomic Absorption Spectrometry, AAS)

■自然变宽△νN
被激发原子具有一定的寿命，据海森堡测不 准原理，能级的能量具有不确定量△E,其关系式为：
E h
△τ：激发态原子的寿命
★激发态原子寿命Δτ越小，吸收线自然宽度 越宽。共振线自然宽度10-5nm。
Company Logo
§2.基本原理
四、原子吸收线的形状
影响原子吸收谱线变宽的主要因素有：Doppler变宽△ν D，Lorentz变宽△νL ，Holtsmark变宽△νR和自然变宽△νN 。 ■ Doppler变宽△νD 原子无规则热运动而引起，又称热变宽。一般为103nm数量级，是谱线变宽的主要因素。 例：火车迎面开来，鸣笛声渐响，频率大 火车离我而去，鸣笛声渐粗，频率小 同样，当火焰中的基态原子背向检测器运动时，被检测到 的频率比静止波原发出的频率低——波长红移； 同样，当火焰中的基态原子向着检测器运动时，被检测到 的频率比静止波源发出的频率高——波长紫移。
Company Logo
§2.基本原理
三、原子在各能级的分布
例：2500K和2510K火焰中钠原子激发态32P3/2和基态32S1/2的 比值Nj/N0. 基态：g0=2J+1=2 (L=0, S=1/2, J=L+S=1/2, g0=2) gj=2J+1=4 (L=1, S=1/2 ,J=L+S=3/2 ,gj=4) 经计算：2500K Nj/N0=1.14×10-4 2510K ★2500K时，激发态Na原子仅占基态0.01%，当上 =1.18×10-4 升10K时，也只增了百万分之四，所以在原子吸收测定条 件下（T<3000K）Nj相对N0可忽略不计（但在原子发射光 谱要严格控制温度）。
原子吸收分光光度法
1. 1. 概述 概述 2. 2. 基本原理 基本原理 3. 3. 原子吸收分光光度计 原子吸收分光光度计 4. 4. 实验技术 实验技术 5. 5. 小结与习题 小结与习题
原子吸收分光光度法(131页PPT课件)

原子吸收分光光度法(131页PPT课件)


中可忽略。
2021-11-4
*
（4）自吸變寬 光源空心陰極燈發射的共振線 被燈內同種基態原子所吸收產生自吸現象。 燈電流越大，自吸現象越嚴重。
（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象； 影響較小。
2021-11-4
*
譜線變寬的主要因素
❖主 要 是 Doppler 變 寬 （ 熱 變 寬 ） 和 洛 倫 茲 （ Lorentz）變寬（壓力變寬）
基態第一激發態:
躍遷吸收能量不同——具有特徵性。
（2）各種元素的基態第一激發態 （共振線）
最易發生，吸收最強，最靈敏線。特徵
譜線。通常為原子吸收分析線。
（3）利用原子蒸氣對特徵譜線的吸收可以進行定
量分析。
共振線－特徵譜線－最靈敏線－分析線
2021-11-4
*
原子吸收光譜法基本原理
原子吸收光譜法 是基於元素的基態原子蒸
2021-11-4
6 5 4 3 2 1 0 O
*
Kv
積分吸收
K0
∫ 積
分
K d
e2
mc
f
N
K0 /2
公
f-----振子強度
式
e----為電子電荷
N----單位積內的自由原子數
m---電子的品質
積分吸收的限制
式中：
0
1. 平面衍射光柵解析度R
R kN
是相鄰兩譜線的平均波長； 是相鄰兩譜線的波長差； k 是光譜的級次； N 是光柵的刻線數。
實際工作中，T 通常小於3000 K、波長小於 600 nm，故對大多數元素來說Nj/N0 均小於1％。
Nj 與N0 相比可勿略不計，N0 可認為就是原子總 數。 ∴ N0≈N總