第五章_原子吸收.ppt

第五章 原子吸收分光光度法 概述 基本理论 仪器构造 干扰及其抑制 测量条件的选择 第一节 概述 一 历史 沃尔什(Walsh)与原子吸收法 (Alan.Walsh1916－1998） 3 分析应用:1955年Walsh原子吸收光谱在化学分析中的应用 二 特点和应用 1 灵敏度高：10-9g甚至10-10-10-14g 2 准确度高：RSD(FAAS)1%;RSD(GFAAS):3-5% 3 选择性好：谱线重叠引起的光谱干扰较小。 4 分析速度快。 5 测定范围广：70多种元素。 6 多元素不能同时测定,还有相当一部分元素的测定灵敏度比较低。 三 与紫外－可见分光光度法的比较 第二节 基本理论 一、原子吸收线的产生 1共振发射线：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。 2共振吸收线：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。 3共振线：共振发射线和共振吸收线都简称为共振线。 各种元素的原子结构和外层电子排布不同，不同元素的原子从基态激发至第一激发态(或由第一激发态跃迁返回基态)时，吸收(或发射)的能量不同，因而各种元素的共振线不同而各有其特征性，所以这种共振线是元素的特征谱线。对大多数元素来说，共振线也是元素最灵敏的谱线。 二 原子谱线轮廓 以频率为ν，强度为I0的光通过原子蒸汽，其中一部分光被吸收，使该入射光的光强降低为Iν： 三 谱线变宽因素 1自然变宽：无外界因素影响时谱线具有的宽度 τk为激发态寿命或电子在高能级上停留的时间，10-7-10-8s，海森堡测不准原理，导致激发态能量具有不确定的量，谱线具有一定的宽度ΔνN(10-5nm)。 2 热变宽(Doppler broadening) 它与原子的无规则热运动有关，Δλ与谱线波长、相对原子质量和温度有关，Δλ多在10-2nm 数量级，M小，T高，Δλ就大。 3 压变宽(pressure broadening) 　　吸光原子与蒸气中的气体分子之间的相互作用引起的变宽，又称为碰撞变宽。它是由于碰撞使激发态寿命变短所致。外加压力越大，浓度越大，变宽越显著。 a) Lorentz变宽：待测原子与其它原子之间的碰撞。变宽在10-3nm。 b) Holtzmark变宽：待测原子之间的碰撞，又称共振变宽。 ? ? 4 场致变宽 包括 Stark变宽(电场)和 Zeeman 变宽(磁场) 斯塔克变宽(Stark Broadening): 由于外部的电场或等离子体 中离子、电子所形成的电场引起。 塞曼变宽(Zeeman Broadening): 由于外部的磁场影响，导致谱线的分裂，在单色器分辨率无法分辨时，产生谱线变宽。 在场致(外加场、带电粒子形成)场作用下，电子能级进一步发生分裂(谱线的超精细结构)而导致的变宽效应，在原子吸收分析中，场变宽不是主要变宽 。 五、基态原子数（N0）与待测元素原子总数（N）的关系 在一定温度下，处于热力学平衡时，激发态原子数Nj与基态原子数N0之比服从波兹曼分布定律。 Nj/N0=Pj/P0e-(Ej-E0)/kT 式中，Pj，P0分别为基态和激发态统计权重。它表示能级的简并度，即相同能级的数目。 对共振线（E0=0），有 Nj/N0=Pj/P0e-Ej/kT 在原子光谱中，一定波长谱线的Pj/P0和Ej都已知，不同T的Nj/N0可用上式求出。可见，T越高，Nj/N0越大。当T3000K时，Nj/N0都很小，不超过1% ，即基态原子数N0比Nj大的多，占总原子数的99%以上，通常情况下可忽略不计，则N0 =N 六 定量基础 由于原子被激发时,基态原子占绝大多数，所以可以用基态原子数N0表示吸收辐射的原子总数。因此在一定浓度范围时： A=kc 通过测定A，可求得试样中待测元素的浓度（c），此为原子吸收分光光度法定量基础。 第三节 仪器及其组成 一、光源 1 对AAS光源的要求： a )发射稳定的共振线，且为锐线，Δν≤2×10-3nm b )强度大，没有或只有很小的连续背景。 c )操作方便，寿命长。 2 空心阴极灯(Hollow Cathode Lamp,HCL) 组成： 空心阴极: 钨棒作成圆筒形筒内熔入被测元素 阳 极: 钨棒装有钛、锆, 钽金属作成的阳极 管内充气：氩或氖 133.3~266.6Pa 工作电压：150~300伏 启动电压：300~500伏 要求稳流电源供电。 工作过程：