分析化学电子教案--原子吸收及原子荧光光谱法.doc

教 案 （七） 开课单位：化学化工学院 课程名称： 分析化学 专业年级：2008级化学专业 任课教师：杨季冬/牛卫芬 教材名称：分析化学（下） 2010-2011学年第 1 学期 授课 内容 第七章 原子吸收与原子荧光光谱法学时 教学 目的 要求 了解原子吸收与原子荧光光谱法的特点和发展历史 掌握原子吸收原子吸收光谱仪器原子吸收光谱法的干扰及其抑制掌握定量分析法；原子荧光光谱法。 教学 重点 难点 教学重点：原子吸收的原理和原子吸收光谱仪的基本原理及其应用。 教学难点：原子吸收的原理；积分吸收测试法原理；峰值吸收测量法原理。 教学 方法 手段 多媒体课件，以讲授为主 教 学 内 容 提 纲 第一节 概 述 第二节 原子光谱法的基本原理原子吸收光谱仪器原子吸收光谱法的干扰及其抑制原子吸收光谱定量分析原子荧光光谱法 课外 学习 要求 理解并掌握本章所讲内容，完成课后思考题1（1）、（4），2，，3，6，10，11，12，20，21 教学 后记 第七章　原子吸收与原子荧光光谱法1802年，渥朗斯顿在研究太阳的光谱时，就惊奇地发现了太阳的连续 光谱中出现了无法解释的暗线。1820年，布鲁斯特认为这些谱线是由于太阳外围的大气圈对太阳光的吸收而产生的。1860年，本生和克希荷夫在研究金属的火焰光谱时，发现钠原子蒸气发出的光通过温度较低的钠原子蒸气时，就会产生钠谱线的吸收，并且吸收谱线的位置正好和太阳光谱中的D暗线重合。这就用实验的手段证实了太阳光谱中的D暗线，正是由于太阳大气圈中的钠原子对太阳光谱中的钠辐射产生吸收的结果。这是人类第一次认识到原子吸收现象。直到1955年，才由澳大利亚物理学家瓦尔西首先提出利用原子吸收现象，可以对某些金属元素进行分析。从此以后，原子吸收光谱法就逐渐成为一种强有力的分析手段，出现在现代仪器分析的行列中。 1 特点： （1） 检出限低，10-10～10-14 g； （2） 准确度高，1%～5%； （3） 选择性高，一般情况下共存元素不干扰； （4） 应用广，可测定70多个元素。 2 缺点：难熔元素、非金属元素测定困难，不能进行多元素同时测定。 原子吸收光谱法的原理 原子吸收光谱法是基于被测元素基态原子在蒸气状态对其原子共振辐射的吸收 进行元素定量分析的方法。 基态原子吸收其共振辐射，外层电子由基态跃迁至激发态而产生原子吸收光谱。原子吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区。 在通常的原子吸收测定条件下，原子蒸气中基态原子数近似等于总原子数。在原子蒸气中（包括被测元素原子），可能会有基态与激发态存在。根据热力学的原理，在一定温度下达到热平衡时，基态与激发态的原子数的比例遵循Boltzman分布定律。 Ni / N0 = gi / g0 exp(- Ei / kT) Ni与N0 分别为激发态与基态的原子数； gi / g0为激发态与基态的统计权重，它表示能级的简并度；T为热力学温度； k为Boltzman常数； Ei为激发能。 从上式可知，温度越高， Ni / N0值越大，即激发态原子数随温度升高而增加，而且按指数关系变化；在相同的温度条件下，激发能越小，吸收线波长越长，Ni /N0值越大。尽管如此变化，但是在原子吸收光谱中，原子化温度一般小于3000K，nm， Ni N0值绝大部分在10-3以下，激发态和基态原子数之比小于千分之一，激发态原子数可以忽略。因此。基态原子数N0可以近似等于总原子数N。 I0的平行光通过厚度为l的原子蒸气，一部分光被吸收，透过光的强度I(服从吸收定律 I( = I0 exp(-k(l) 式中k(是基态原子对频率为(的光的吸收系数。不同元素原子吸收不同频率的光，透过光强度对吸收光频率作图， 由图可知，在频率( 0处透过光强度最小，即吸收最大。若将吸收系数对频率作图，所得曲线为吸收线轮廓。原子吸收线轮廓以原子吸收谱线的中心频率（或中心波长）和半宽度 表征。中心频率由原子能级决定。半宽度是中心频率位置，吸收系数极大值一半处，谱线轮廓上两点之间频率或波长的距离。 谱线具有一定的宽度，主要有两方面的因素：一类是由原子性质所决定的，例如，自然宽度；另一类是外界影响所引起的，例如，热变宽、碰撞变宽等。 1.1自然宽度 没有外界影响，谱线仍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。 1.2 多普勒变宽 由于辐射原子处于无规则的热运动状态，因此，辐射原子可以看作运动的波源。这一不规则的热运动与观测器两者间形成相对位移运动，从而发生多普勒效应，使谱线