[化学]仪器分析课件 第08章 原子吸收光谱分析法.ppt

第八章原子吸收光谱分析法
仪器分析
使用教材:朱明华编
主讲教师:涂逢樟
2018/6/25
第一节原子吸收光谱分析概述
一、历史
定义:原子吸收光谱法是一种基于气态的待测基态原子对特征谱线的吸收而建立的一种分析方法。这一方法的发展经历了3个发展阶段:
1. 原子吸收现象的发现
1802年,W. H. Wollaston在研究太阳连续光谱时,发现太阳光谱的暗线。
太阳光
暗线
但当时人们并不了解产生这些暗线的原因。
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原子吸收光谱分析概述
基态
第一激发态
h
Na*
Na+hν(发射)
a. 火焰温度较高区域
第一激发态
hν
Na+hν
Na* (吸收)
b. 火焰温度较低区域
基态
1859年,Kirchhoff和 Bunson在研究碱金属和碱土金属的火焰光谱时,发现Na原子蒸气发射的光在通过温度较低的Na原子蒸气时,会引起钠光的吸收,产生暗线。
根据这一暗线与太阳光谱中的暗线在同一位置这一事实,证明太阳连续光谱中的暗线正是大气圈中的气态Na原子对太阳光谱中Na辐射的吸收所引起的,解释了暗线产生的原因。
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原子吸收光谱分析概述
火焰
空心阴极灯
棱镜
光电管
2、空心阴极灯的发明
如要测定试液中的镁离子:
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原子吸收光谱分析概述
3、电热原子化技术的提出
1959年里沃夫提出电热原子化技术,大大提高了原子吸
收的灵敏度。
二、原子吸收与分子吸收、原子发射的比较

相同点:都属吸收光谱,遵守比尔定律。
不同点:吸光物质状态不同(分光光度法:溶液中的分子或离子;AAS:气态的基态原子);分子吸收为宽带吸收,而原子吸收为锐线吸收。

原子吸收光谱利用的是原子的吸收现象,而原子发射光
谱分析是基于原子的发射现象,二者是两种相反的过程。另
测定方法与仪器亦有相同和不同之处。
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原子吸收光谱分析概述
三、原子吸收光谱分析的特点
1. 灵敏度高:在原子吸收实验条件下,处于基态的原子数目比激发态多得多(玻尔兹曼分布规律),故灵敏度高。其检出限可达 10-9 g /ml ( 某些元素可更高) ;
2. 选择性好:谱线简单,因谱线重叠引起的光谱干扰较小,即抗干扰能力强。分析不同元素时,选用不同元素灯,提高分析的选择性;
3. 具有较高的精密度和准确度:因吸收线强度受原子化器温度的影响比发射线小。另试样处理简单。 RSD1~2%,~%。
缺点:难熔元素、非金属元素测定困难、不能多元素同时分析。
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第二节原子吸收光谱分析基本原理
b. 原子吸收
hν
M+hν
M* (吸收)
基态
第一激发态
第二激发态
第三激发态
基态
第一激发态
h
M*
M+hν(发射)
a. 原子发射
第二激发态
第三激发态
一、原子吸收光谱的产生及共振线
: 电子从基态跃迁到能量最低的激发态时要吸收一定频率的光,它再跃迁回基态时,则发射出同样频率的光(谱线),这种谱线称为共振发射线。
: 电子从基态跃迁至第一激发态所产生的吸收谱线称为共振吸收线。
: 共振发射线和共振吸收线都简称为共振线。
对大多数元素来说,共振线也是元素最灵敏的谱线。
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原子吸收光谱分析基本原理
二、谱线轮廓与谱线变宽
L
L
L
以Kv与作图:
表征吸收线轮廓(峰)的参数:
中心频率0(峰值频率) :最大吸收系数对应的频率;
半宽度:Δ。
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谱线轮廓与谱线变宽
(二)、谱线变宽
1. 自然宽度ΔvN
在无外界影响下,谱线仍有一定宽度,这种宽度称为自然宽度。
根据量子力学的Heisenberg测不准原理,能级的能量有不确定性,ΔE由下式估算:
ΔE=h/2(πτ)
τ-激发态原子的寿命;τ越小,宽度越宽。ΔvN约相当于10-5nm数量级.
2. 多普勒宽度ΔνD
由于原子在空间作无规则热运动所导致的,故又称为热变宽.
当处于热力学平衡时, Doppler变宽可用下式表示:
在原子吸收中,原子化温度一般在2000~3000K,ΔνD一般在10-3~10-2 nm,它是谱线变宽的主要因素。
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谱线轮廓与谱线变宽

由于吸光原子与蒸气中原子或分子相互碰撞而引起的能级稍微变化,使发射或吸收光量子频率改变而导致的谱线变宽。根据与之碰撞的粒子不同,可分为两类:
①.共振变宽或赫鲁兹马克变宽:因和同种原子碰撞而产生的变宽—共振变宽或赫鲁兹马克变宽。
②. 劳伦兹变宽ΔvL:因