原子吸收与原子荧光光谱.ppt

第七章 原子吸收与原子荧光光谱法 Atomic absorption spectrometry (AAS)  试液吸入喷射成雾状，撞击成小雾珠，与燃气助燃气混合进火焰，待测物质在火焰混合下，挥发并离解成原子蒸气。原子蒸气吸收从空心阴极灯发射的特征谱线分光，由于基态原子的吸收，使光强度减弱，光通过单色器把杂光分开，通过检测器、放大、记录系统测出特征谱线被吸收的程度，即可求得待测元素的含量。 原子吸收光谱分析利用的是原子吸收过程M → M*；而原子发射光谱分析利用的是原子发射现象。 M*→M §7-2原子吸收光谱法的原理 一、原子吸收线 （一）原子吸收线的产生 试液MX M(基态原子，气态)+X（气态） 高温火焰中蒸发、脱水、分解 不同种类的原子有不同的原子结构，由基态 → 激发态所需的能量差不同，吸收的光辐射的频率或波长不同。 Na（基态）吸收波长为589.0 nm Mg（基态）吸收波长为285.2 nm 一、原子吸收光谱的产生 一般由基态跃迁至第一激发态所需能量最低。吸收谱线称为第一共振吸收谱线——主共振线 ——灵敏线，干扰小。 通常测量基态原子对特征谱线的吸收程度进行定量分析。 （二）吸收线的轮廓与变宽 原子吸收谱线尽管很窄，但不是严格的几何线，有一定的宽度和轮廓 当强度为I0的不同频率的光，通过原子蒸气时，透过光的强度I?与频率? 关系图 K? 为吸收系数，随入射光频率变化而变化。用 K? 对?作图得原子吸收线的轮廓 对不同频率的光，原子的吸收不同，有一定频率宽度的峰形吸收 吸收线最高点对应的吸收系数叫峰值吸收系数或极大吸收系数Ko，最大吸收对应的频率叫中心频率或特征频率?o，极大吸收系数一半Ko/2处的宽度叫半宽度用Δ?表示。 吸收线的宽度受多种因素影响，一类是由原子性质所决定，另一类是外界因素 1. 自然宽度 无外界因素影响时，谱线固有的宽度叫自然宽度。自然宽度与激发态原子的平均寿命、能级宽度。寿命越短，能级宽度越宽，谱线宽度越大。一般约10-5nm。 与其他变宽相比可完全忽略。 2.热宽度 又叫多普勒宽度，是谱线变宽的一种主要变宽 由于基态原子受热后无规则运动引起的，这种效应无论是在空心阴极灯中发光原子还是原子化器中被测基态原子都存在 热变宽引起的宽度在0.00X nm ，10-3nm 变宽程度? 原子吸收光谱法测定的是基态原子对特征谱线的吸收 例：计算2000K和3000K时，Na 589.0 nm的激发态与基态原子数比各是多少？已知gi /g0 =2 解： Ni/No比值随温度变化。 对同一元素来说，温度越高，Ni/No比值越大，说明温度对激发态原子数影响大；对不同元素，激发能越低，共振线波长越长，Ni/No比值越大。 在原子吸收分析时，温度一般在2000~3500K之间，多数原子Ni/No比值很小，No占99%以上，即使易激发的元素，Ni也很小，可忽略，把基态原子数近似看成总原子数N， No ≈ N ， No ∝C Ni受温度影响大，No受温度影响小，所以原子吸收分光光度法比原子发射光谱法准确度高，又由于No 》Ni，原子吸收光谱法灵敏度也高。 （一）??积分吸收测量法 ? ? 各频率处的吸收系数不等，吸收曲线的轮廓所包围的总面积即吸收系数对频率的积分即为积分吸收。 积分吸收与原子浓度的关系 无法用一般的光源和单色器进行测定。 单色器带宽0.xnm，原子光谱带宽10-3nm。分子带宽x nm，可测分子吸收 （二）峰值吸收测量法 1955年澳大利亚物理学家沃尔什提出采用锐线光源作为辐射源，用峰值吸收代替积分吸收。 所谓锐线光源就是能发射出谱线半宽度很窄的发射线的光源。 它与吸收线都是原子线，强度很近，吸收前后发射线的强度变化明显，能准确测量。 （二）峰值吸收测量法 当频率为? ，强度为Io的平行光通过长度为L的基态原子蒸气时，基态原子就会对光产生吸收，使光的强度减弱，透过光强度为I?. 公式 极大吸收系数Ko与谱线宽度有关，在通常原子吸收测量条件下，原子吸收线的轮廓仅取决于多普勒变宽 §7-3 原子吸收光谱仪 原子吸收光谱仪又叫原子吸收分光光度计。 火焰原子化 原子化方式