仪器分析第6章原子吸收光谱分析word资料19页
原子吸收光谱分析ppt
利用电热或激光加热将待测元素转化为原子状态，具有较低的背景干扰和较高的灵敏度。
光谱干扰及其消除方法
光谱干扰
在原子吸收光谱分析中，待测元素可能会受到其他元素的干扰，影响分析结果的准确性。
干扰消除方法
采用物理或化学方法消除干扰元素的影响，如使用分离剂、化学掩蔽等。
04 原子吸收光谱分析的仪器 与设备
原理
当特定频率的光通过待测物质时，原子中的外层电子会吸收 特定波长的光，导致原子能级发生跃迁。吸收程度与待测物 质的浓度呈正比关系，通过测量光强衰减程度可以计算出物 质的含量。
历史与发展
历史
原子吸收光谱分析起源于20世纪50年代，随着科技的不断进步，该技术经历了 从经典方法到现代方法的发展历程。
发展
浓度。
原子吸收光谱仪的主ຫໍສະໝຸດ 部件光源发射特定波长的光源，通常为 空心阴极灯或无极放电灯。
原子化器
将样品转化为可吸收光能的原 子，有火焰、石墨炉和氢化物 原子化器等类型。
单色器和检测器
单色器用于分离入射光中的不 同波长，检测器则用于检测被 吸收的光能量。
数据处理系统
用于处理和记录检测到的数据 ，并计算元素的浓度。
05 原子吸收光谱分析的应用 实例
环境样品中的重金属检测
重金属检测
原子吸收光谱法可以用于检测环境样品中的重金属元素，如铅、汞、镉等。通过测量样品 中特定元素的原子对光的吸收程度，可以确定该元素的浓度。这种方法在环境监测和污染 控制方面具有广泛应用。
准确度高
原子吸收光谱法具有较高的准确度，能够提供较为精确的元素浓度测量结果，有助于评估 环境质量状况和污染程度。
解决实际应用中的问题与挑战
复杂基体干扰
仪器分析 复习 重修 自学 预习5 原子吸收光谱分析法
原子吸收光谱分析法
原子吸收基本原理
第一节
一、共振线 二、基态原子数与原子化温度 三、定量基础
历史
原子吸收光谱法是一种基于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：
原子吸收现象的发现
1802年Wollaston发现太阳光谱的暗线； 1859年Kirchhoff和 Bunson解释了暗线产生的原因；
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。火焰原子化的方法就是使试样变成 原子蒸汽。 火焰温度的选择： （a）保证待测元素充分离解为基态原子的前提下，尽量 采用低温火焰；因为火焰温度越高，产生的热激发态原子 越多，则基态原子数量减少；但太低温就会使盐类无法解
离，降低灵敏度。
I
Ve
I 0V e KV L dv；当发射线宽《吸收线宽时，可以认为
0 Ve
KV 是常数，相当峰值吸收系数K 0：I e K 0 L 于是A lg 1 e
K0L
I
0
0V
dv
0.4343 K 0 L
K0=?
吸收线轮廓仅取决于多普勒变宽时 1 KV dv 2 ln 2 K 0v，结合积分吸收式 KV dv的值 2 ln 2 e 2 解得：K 0 fN 0 v mc
太阳光
暗 线
第一激发态
E
热能
基态
E = h = h
C
发现钠蒸汽发出的光线通过温度比较低的钠蒸汽,会引起 钠光的吸收，并且钠发射线和暗线在光谱中位置相同,由此 判断太阳连续光谱中的暗线是太阳外层中的钠原子对太阳光 谱中钠辐射吸收的结果
原子吸收光谱基本原理:
仪器分析 第6章 原子吸收分光光度法
(3)火焰： 提供一定的能量使雾滴蒸发，干燥产生气态。
Mx（试样）==Mx（气态）==M（基态原子）+x（气态） 火焰的温度能使分子游离成基态原子即可，不希望离解成
离子，∴要根据元素的性质来选择不同类型的火焰。
2、非焰原子化法： 火焰原子化法缺点：原子利用率低，气流量较大，原子 化效率低等，而非火焰原子化法可提高原子化效率与灵敏度。 （1）石墨炉原子化法： 石墨管5cm长、4mm径、由于试样在容积很小的石墨管
二、原子在各能的分布
在一定火焰下，待测元素的原子不可能全部处
于基态，当热平衡时，基态与激发态原子数目之比
符合玻尔斥曼分布：
Nj N0
gj g0
exp(
E j E0 KT
)
gj—激发态原子统计数量。 go---基态原子统计数量，g=2J+1 Nj/No~T与火焰的温度有关。
例： 2500K 和 2510K 火焰中钠原子激发态 3 2 P3/2 和基态
2 、 Doppler 变宽，热变宽，由原子无规则运动而产生（由
声波引申而来） 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。
应控制，当局外元素源子度小时，主要受Doppler效应控制。
由于谱线变宽将使测定灵敏度下降，吸收效率低。是 原子收中值得注意的问题。
四、吸收定律
经推导：A=KNL=K’C（K 原子总数） 吸收度与被测试样中被测组分的浓度成线性关系。（类 似于L-B要求单色光、稀溶液）原子吸收条件。 条件：
原子吸收光谱法(AAS)
局限性：测不同的元素需不同的元 素灯，不能同时测多元素，难熔元 素、非金属元素测定困难。
原子吸收光谱法基本原理
1.原子的能级与跃迁
基态第一激发态,吸收一定频率的辐射能量。 产生共振吸收线（简称共振线） 吸收光谱 激发态基态,发射出一定频率的辐射。 产生共振吸收线（也简称共振线） 发射光谱
原子吸收光谱法基本原理
A kc
原子吸收分光度计
原子吸收分光度计
原子吸收分光度计
光源
原子化器
单色器
检测系统
思考：光学系统（单色器）为什么在原子化器和检 测系统之间？
光 源
提供待测元素的特征光谱。获得较高的 灵敏度和准确度。 光源应满足如下要求； （1）能发射待测元素的共振线； （2）能发射锐线； （3）辐射光强度大，稳定性好。
2.元素的特征谱线
（1）各种元素的原子结构和外层电子排布不同 基态第一激发态:
跃迁吸收能量不同——具有特征性。
（2）各种元素的基态第一激发态
最易发生，吸收最强，最灵敏线。特征谱线。
（3）利用原子蒸气对特征谱线的吸收可以进行定量分析
原子吸收光谱法基本原理
从光源发射出具有待测元素特征 谱线的光，通过试样蒸气时，被蒸气 中待测元素的基态原子所吸收，吸收 的程度与被测元素的含量成正比。故 可根据测得的吸光度，求得试样中被 测元素的含量。
将待测试样在专门的氢化物生成器中产生氢
化物，送入原子化器中检测。
单色器
•作用：将待测元素的吸收线与邻近线分开
•组件：色散元件 ( 棱镜、光栅 ) ，凹凸镜、 狭缝等
检测系统
•作用: 将待测元素光信号转换为电信号， 经放大数据处理显示结果。 •组件: 检测器、放大器、对数变换器、显 示记录装置。
仪器分析原子吸收光谱分析
∫ I =
e 0
I0e-KLd
∫ A = lg
e 0
I0
d
∫e 0
I0e-KLd
第14页，本讲稿共55页
对锐线光源，可以认为Kν= b×K0 为常数：
A
=
lg 1 e-bK0L
=
lg
eK0Lb
=
0.4343K0Lb
Under normal operation condition for AAS, line profile is mainly determined by Doppler broadening, hence,
这以公式表明：积分吸收值与单位原子蒸汽中吸收辐 射的基态原子数呈简单的线性关系，这是原子吸收光谱分析
法的重要理论依据。
第10页，本讲稿共55页
前面公式中： e为电子电荷；m为电子质量；c为光速；N0
为单位体积内基态原子数；f 振子强度，即能
被入射辐射激发的每个原子的平均电子数，它正 比于原子对特定波长辐射的吸收几率。
若能测定积分吸收，则可求出原子浓度。 但是，测定谱线宽度仅为10-3nm的积分吸收， 需要分辨率非常高的色散仪器，技术上很难实现。 所以，1955年瓦尔西提出采用锐线光源来解决 求积分吸收值的难题。参见下图：
第11页，本讲稿共55页
第12页，本讲稿共55页
由图可见，在使用锐线光源时，光源发射线半宽度 很小，并且发射线与吸收线的中心频率一致。这时发射 线的轮廓可看作一个很窄的矩形，即峰值吸收系数K 在
一、原子吸收线和原子发射线
A
B
A 产生吸收光谱
B 产生发射光谱
E3
E0 基态能级
E1、E2、E3、激发态能级
E2
(完整word版)原子吸收光谱分析解读
原子吸收光谱分析4。
2.1 概述4。
2。
1。
1 基本概念1)原子光谱根据原子外层电子跃迁所产生的光谱进行分析的方法，称为原子光谱法，包括原子发射光谱法、原子吸收光谱法和原子荧光光谱法。
本章重点介绍应用广泛的原子吸收光谱法。
2)原子吸收光谱原子吸收光谱法，又称原子吸收分光光度法或简称原子吸收法，它是基于测量试样所产生的原子蒸气中基态原子对其特征谱线的吸收，从而定量测定化学元素的方法.4。
2.1。
2 仪器结构和过程图4-21 原子吸收示意图如上图,含Pb溶液将经过预处理－喷射成雾状进人燃烧火焰中，Pb化合物雾滴在火焰温度下,挥发并离解成Pb原子蒸气。
用Pb空心阴极灯作光源，产生Pb的特征谱线，通过Pb原子蒸气时，由于蒸气中基态Pb原子的吸收，Pb的特征谱线强度减弱，通过单色器和检测器测得其减弱程度，即可计算出溶液中Pb的含量。
4。
2。
1。
3 方法特点灵敏度高，10—9g/ml-10—12g/ml。
选择性好,准确度高。
单一元素特征谱线测定，多数情况无干扰。
测量范围广.测定70多种元素。
操作简便，分析速度快。
4。
2.2 原子吸收法基本原理 4。
2。
2.1 共振线和吸收线 1） 基本概念➢ 共振线电子从基态跃迁到能量最低的激发态（称为第一激发态），为共振跃迁，所产生的谱线称为共振吸收线(简称共振线).当电子从第一激发态跃回基态时,则发射出同样频率的谱线,称为共振发射线（也简称共振线）。
对大多数元素来说,共振线是指元素所有谱线中最灵敏的线。
➢ 特征谱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（或由第一激发态跃回基态）时，吸收(或发射)的能量不同，因此各种元素的共振线不同而有其特征性,这种共振线称为元素的特征谱线。
2) 朗伯原理图4-22 原子吸收法的朗伯定律示意图原理公式：b K e I I νν-=0νK ：吸收系数；ν：频率。
吸收线图4-23 吸收线轮廓图 图4—24 吸收线半宽度比较上述两个图，注意图的纵坐标参量的不同。
最新仪器分析第6章原子吸收光谱分析
仪器分析第6章原子吸收光谱分析第6章原子吸收光谱分析教学时数：4学时教学要求：1、掌握原子吸收光谱分析的基本原理、测量方法及主要流程。
2、掌握峰值吸收测量应具备的必要条件。
3、理解原子谱线变宽的因素。
4、掌握火焰原子化与非火焰原子化器的工作流程及优缺点，了解火焰的性质。
5、掌握原子吸收光谱定量分析：定量分析方法，标准曲线法和标准加入法；特征浓度和检出限。
6、理解原子吸收的干扰及其消除方法(非光谱干扰；光谱干扰)。
7、了解工作条件的选择8、了解原子荧光光谱法的基本原理、仪器及工作原理教学重点与难点：重点：原子吸收光谱法的原理，原子吸收的测量方法(积分吸收和峰值吸收)，峰值吸收的测量条件，谱线变宽，仪器组成，定量分析方法，特征浓度和检出限，干扰及消除。
难点：原子吸收的测量方法，特征浓度和检出限。
6.1 光谱分析方法概述一、光的基本性质1、波粒二象性波动性微粒性c = λν E = h νσ= 1 / λ= ν / c E = hc / λh = 6.626× 10-34焦耳• 秒1eV =1.602× 10-19焦耳二、电磁波谱将各种电磁辐射按照波长或频率的大小顺序排列所成的图或表称为电磁波谱。
γ射线→ X 射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波γ射线：10-4～10-3nmX射线：10-3～10 nm光学区：10～1000 μm。
其中：远紫外区 10～200 nm；近紫外区 200～380 nm；可见区 380～780 nm；近红外区 0.78～2.5 μm；中红外区 2.5～50 μm；远红外区50～1000 μm微波：0.1mm～1m无线电波 >1m下面四个电磁波谱区（1）X射线（2）红外区（3）无线电波（4）紫外和可见光区A、能量最小者B、频率最小者C、波数最大者D、波长最短者三、光谱的分类1、原子光谱（线光谱）2、分子光谱（带光谱）分子吸收光谱电子光谱：UV-Vis吸收光谱振动光谱：IR红外吸收光谱转动光谱：远红外吸收和微波分子发光光谱光致发光：吸收光辐射荧光光谱：单重激发态→基态磷光光谱：三重激发态→基态化学发光：化学能激发拉曼光谱散射光谱四、光谱仪器一般由五部分组成：光源、单色器、样品容器、检测器和显示系统。
仪器分析第6章 原子吸收光谱
化学计量火焰 由于燃气与助燃气之比与化学计量 反应关系相近，又称为中性火焰，这类火焰，温 度高、稳定、干扰小背景低，适合于许多元素的 测定。
富燃火焰 指燃气大于化学元素计量的火焰。其特 点是燃烧不完全，温度略低于化学火焰，具有还 原性，适合于易形成难解离氧化物的元素测定； 干扰较多，背景高。
（3）原子吸收法的选择性高，干扰较少且易于克服
（4）原子吸收条件下，原子蒸气中基态原子比激发 态原子数目多得多，所以测定的是大部分原子，这 就使得原子吸收法具有较高的灵敏度
原子吸收光谱的特点：
优点： (1) 检出限低，10-10～10-14g； (2) 准确度高，RSD约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（各种样品中） 局限性：难熔元素、非金属元素测定困难；不能同 时多元素测定
澳大利亚物理学家瓦尔西发表了著名论文：《原 子吸收光谱法在分析化学中的应用》奠定了原子吸收 光谱法的基础，之后原子吸收光谱法迅速发展。
原子吸收光谱与原子发射光谱的比较：
（1）原子吸收光谱分析利用的是原子吸收现象，而 发射光谱分析则基于原子发射现象
（2）原子吸收线比发射线的数目少的多，这样谱线 的重叠概率小
✓ 单道双光束型：利用参比光束补偿 光源引起的基线漂移。
1. 光源
作用：辐射待测元素的特征光谱（共振线和其它 非吸收谱线），以供测量之用。
要求： A. 能辐射锐线光源 B. 辐射的光强度必须足够、稳定且背景小 C. 灯供电稳定，以确保光强度稳定 空心阴极灯、蒸气放电灯、无极放电灯
空心阴极灯结构
♫ 干燥：试液随升温脱水干燥，由液体转化为固 体。一般情况下，90～120℃，15 ~ 30 s。
6-原子吸收光谱
二、原子化器:
作用：
原子化器的功能是提供能量，使试样干燥、蒸发并原 子化，产生原子蒸气。 要求： ●原子化效率要高。 ●稳定性要好。雾化后的液滴要均匀、粒细； ●低的干扰水平。背景小，噪声低； ●安全、耐用，操作方便。
火焰原子化系统 原子化系统类型 非火焰原子化系统
1、火焰原子化系统:
火焰原子化系统是由化学火焰热能提供能量。
★ 分析速度快，仪器比较简单，操作方便，应用比较广。
缺点：
1. ★除了一些现成、先进的仪器可以进行多元素的测定外，
目前大多数仪器都不能同时进行多元素的测定； 2. ★由于原子化温度比较低，对于一些易形成稳定化合物的 元素，如W、Ni、Ta等稀土等以及非金属元素，原子化效 率低，检出能力差； 3. ★非火焰的石墨炉原子化器虽然原子化效率高，检测限低 ，但是重现性和准确性较差； 4. 对复杂样品分析干扰也较严重。
宽度(mm)。
四、检测系统
定量分析方法
1.标准曲线法
配制一系列不同浓度的标准试样，由低到高依次分析， 将获得的吸光度A数据对应于浓度作标准曲线，在相同条件下 测定试样的吸光度A数据，在标准曲线上查出对应的浓度值；
应注意的问题：
1. 所配置的标准溶液的浓度，应在吸光度和浓度呈直 线关系的范围内。 2. 由于雾化效率和火焰状态经常变动，标准曲线的斜 率也随之变动，每次测定前应用标准溶液对吸光度 进行检测。 3. 在整个分析过程中操作条件应保持不变。 4. 标准样品与待测试样的组成应保持一致。
（3）压力变宽（劳伦兹变宽，赫鲁兹马克变宽）ΔVL
由于原子相互碰撞使能量发生稍微变化。 劳伦兹（Lorentz）变宽： 待测原子和其他原子碰撞。 赫鲁兹马克（Holtsmark）变宽（共振变宽）： 同种原子碰撞。浓度高时起作用，在原子吸收中可忽略 （4）场致变宽 外界电场、带电粒子、离子形成的电场及磁场的作用使 谱线变宽的现象；影响较小； 在一般分析条件下温度变宽和劳伦兹为主
第六章原子发射光谱法-文档资料
原子线、离子线的表示方法
I 表示原子发射的谱线； II 表示一次电离离子发射谱线，一级离子线 III 表示二次电离离子发射谱线，二级离子线 例： Mg I 285.213 nm ； Mg II 279.553 nm
均为Mg的特征光谱。
交流电弧光源
电 源 经 变 压 器 T1 升 至 3000V 左右，使C1充电到放电盘G1 的击穿电压时，在回路中产 生高频振荡，经高频空芯变 压器T2升至10kV，将G2放电 间隙击穿，引燃电弧。引燃 后，低压电路便沿着导电的 气体通道产生电弧放电。放 电很短的瞬间，电压降低直 至电弧熄灭。但下半周高频 引燃作用下，电弧重新被点 燃，如此反复进行，交流电 弧维持不熄。
• 等离子体光源包括：高频发生器、等离子 体炬管、感应线圈、供气系统、雾化系统。
HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science
• 等离子炬管由三层同心石 英管组成。
• 外层石英管流动的 Ar气， 避免烧毁石英管；在炬管 中心产生低压通道,利于 进样
跃迁概率：单位时间内自发发射的原子数与激发 态原子数之比。 3）统计权重
谱线强度与统计权重g成正比
元素多重线的谱线强度比
钠双线
588.996nm 32S1/2 – 32P3/2 589.593nm 32S1/2 – 32P1/2
2、原子总密度：谱线强度与N成正比 3.激发温度
温度升高，谱线强度增大。温度太高，体系 中被电离的原子数目增多，致使原子线强度 减弱，离子线强度增强。 每条谱线都有最合适的激发温度——原子谱 线强度最大
第六章原子吸收光谱分析法课件
仪器分析
生物与化学工程学院
第一节 原子吸收光谱分析基本原理
（二）、峰值吸收
1955年瓦尔西(Walsh)在他的经典论文 “原 子吸收光谱法在分析化学中的应用” 中提出：
锐线光源作为激发光源； 峰值吸收代替积分吸收。
解决了原子吸收光谱法在定量分析上的难题！
仪器分析
生物与化学工程学院
第一节 原子吸收光谱分析基本原理
仪器分析
生物与化学工程学院
第一节 原子吸收光谱分析基本原理
综合以上讨论：
只要所研究的体系是一个温度不太高的局部 热平衡体系、吸收介质均匀、入射光是严格的单 色辐射且入射光与吸收线的中心频率一致，则峰 值吸光度A与被测元素的浓度c有着确定的函数关 系。
仪器分析
生物与化学工程学院
第二节 原子吸收光谱仪结构流程
其作用是: 一方面被电离为正离子，才能引起阴极的溅射， 一方面是传递能量，使被溅射出的原子激发，发射 该元素的特征共振线。
仪器分析
生物与化学工程学院
第二节 原子吸收光谱仪结构流程
三、原子化系统
(一) 作用 提供能量使试样干燥、蒸发和原子化。
Mm Nn l 干燥 Mm Nn s 蒸发 Mm Nn g 解离 Mm Nn-
一、 结构流程 二、光源 三、原子化系统 四、单色器 五、检测器
仪器分析
生物与化学工程学院
第二节 原子吸收光谱仪结构流程
一、结构流程 火焰原子化器
单色器
空心阴极灯
空 心 阴 极 灯
原 子 化 器
仪器分析
雾化器和雾化室 光电倍增管
处
单
检理
色
测与
器
器控
制
数据处理和仪器控制
仪器分析大纲
《仪器分析》大纲一、课程目的与教学基本要求仪器分析是分析化学最为重要的组成部分，是化学和相关专业的必修课程，也是分析化学的发展方向。
本课程涉及的分析方法是根据物质的物理和物理化学特性对物质的组成、结构、信息进行表征和测量，是学生学习《化学分析》之后，学生必须掌握的现代分析技术。
它对于学生的知识、能力和综合素质的培养与提高起着非常重要的作用，在整个教学过程中占有非常重要的地位，是化学、应用化学和环境化学等专业的一门重要的必修基础课程。
本课程目的是使学生通过本课程的学习，熟练掌握各类仪器分析方法的基本原理以及仪器的各重要组成部分，对各仪器分析方法的应用对象及分析过程要有基本的了解，从而为其以后的工作、科研及进一步地学习作必要的铺垫。
二、主要考核内容将仪器分析教学内容共分为5部分：仪器分析导言、光学分析法、电分析方法、分离分析方法、其它方法，各部分和章节安排如下表。
第一篇光谱学分析方法第1章：原子吸收光谱分析原子吸收分析原理：重点讲述谱线变宽因素、积分吸收及峰值吸收；仪器组成：重点介绍光源（空心阴极灯）原子化器（火焰和石墨炉）；详细讲述干扰校正方第2章：紫外- 可见分光光度法分子吸收光谱的产生、实验条件的选择、定性定量原理。
重点讲述影响波长红移和紫移的因素以及该方法的几种重要应用，如双波长法和导数光谱法。
法及其分析条件选择、简单介绍原子荧光分析法。
第3章：红外和拉曼光谱红外光谱的产生原理及条件、基团频率及其影响因素、红外光谱仪器组成、应用简介；拉曼光谱分析基本原理及其简单应用。
第4章：分子发光分析介绍各种发光分析的概念、荧光及磷光产生过程。
重点讲述各种去活化过程、影响荧（磷）光强度的因素、分子荧光的特点以及荧光分析仪。
第5章：质谱分析质谱分析基本原理、仪器组成及其性能表征，重点讲述各种离子源（电子轰击源、化学电离源、火花源、场电离源）和质量分析器（磁分析器、飞行时间、四极滤质器、离子阱、离子回旋共振）、分子离子、碎片离子、同位素碎片离子峰的产生及质谱图解析规则。
第六原子吸收光谱分析法演示文稿
Iv与v的关系
原子吸收光谱轮廓图
K为吸收系数，；γ为频率；吸收最大处所对应的频
率叫中心频率；最大吸收值叫峰值吸收；最大吸收值 的一半处所对应的宽度叫谱线宽度，用△γ表示
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(二)谱线变宽
原子的吸收光谱线具有一定宽度的原因有 以下几个：
1．谱线的自然宽度：它与激发态原子的平均 寿命有关，平均寿命愈长，谱线宽度愈窄。
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Ni gi exp(Ei )
N0 态的原子数；gi与
g0为激发态与基态能级的统计权重，它表示能级的简
并度；k为Boltzmann常数，其值为1.38×10-23J·K-1；T为
热力学温度；Ei为激发能。
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2）辐射的强度应足够大。
3）辐射光的强度要稳定，且背景小。
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2．空心阴极灯： 空心阴极灯是一种气体放电管，其结构如图：
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钨棒构成的阳极和一个圆柱形的空心阴极， 空心阴极是由待测元素的纯金属或合金构成， 或者由空穴内衬有待测元素的其它金属构成。
第六原子吸收光谱分析法 演示文稿
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优选第六原子吸收光谱分 析法
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一、历史 定义：原子吸收光谱法是一种基于气态的待
测元素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：
现在是3页\一共有109页\编辑于星期五
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第6章原子吸收光谱分析教学时数：4学时教学要求：1、掌握原子吸收光谱分析的基本原理、测量方法及主要流程。
2、掌握峰值吸收测量应具备的必要条件。
3、理解原子谱线变宽的因素。
4、掌握火焰原子化与非火焰原子化器的工作流程及优缺点，了解火焰的性质。
5、掌握原子吸收光谱定量分析：定量分析方法，标准曲线法和标准加入法；特征浓度和检出限。
6、理解原子吸收的干扰及其消除方法(非光谱干扰；光谱干扰)。
7、了解工作条件的选择8、了解原子荧光光谱法的基本原理、仪器及工作原理教学重点与难点：重点：原子吸收光谱法的原理，原子吸收的测量方法(积分吸收和峰值吸收)，峰值吸收的测量条件，谱线变宽，仪器组成，定量分析方法，特征浓度和检出限，干扰及消除。
难点：原子吸收的测量方法，特征浓度和检出限。
6.1 光谱分析方法概述一、光的基本性质1、波粒二象性波动性微粒性c = λν E = h νσ= 1 / λ= ν / c E = hc / λh = 6.626× 10-34焦耳• 秒1eV =1.602× 10-19焦耳二、电磁波谱将各种电磁辐射按照波长或频率的大小顺序排列所成的图或表称为电磁波谱。
γ射线→ X 射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波γ射线：10-4～10-3nmX射线：10-3～10 nm光学区：10～1000 μm。
其中：远紫外区 10～200 nm；近紫外区 200～380 nm；可见区 380～780 nm；近红外区 0.78～2.5 μm；中红外区 2.5～50 μm；远红外区 50～1000 μm微波：0.1mm～1m无线电波 >1m下面四个电磁波谱区（1）X射线（2）红外区（3）无线电波（4）紫外和可见光区A、能量最小者B、频率最小者C、波数最大者D、波长最短者三、光谱的分类1、原子光谱（线光谱）2、分子光谱（带光谱）分子吸收光谱电子光谱：UV-Vis吸收光谱振动光谱：IR红外吸收光谱转动光谱：远红外吸收和微波分子发光光谱光致发光：吸收光辐射荧光光谱：单重激发态→基态磷光光谱：三重激发态→基态化学发光：化学能激发拉曼光谱散射光谱四、光谱仪器一般由五部分组成：光源、单色器、样品容器、检测器和显示系统。
小结：光的本质：光是电磁辐射，具有波动性和粒子性。
电磁辐射与物质可产生吸收、透射、反射、散射、折射等作用。
原子光谱产生于原子外层电子能级的跃迁，物质的原子光谱依其获得方式的不同分为原子发射光谱、原子吸收光谱和原子荧光光谱。
分子光谱产生于分子能级的跃迁，分子能级比较复杂，因而分子光谱也比较复杂。
根据光谱产生的机理不同，分子光谱可分为分子吸收光谱和分子发光光谱。
光谱法仪器一般包括五个基本单元：光源、单色器、样品容器、检测器和读出器件。
6.2 原子吸收光谱分析概述一、原子吸收现象的发现1802年Wollaston(渥朗斯顿)发现太阳光谱的暗线；1859年Kirchhoff(克希荷夫)和Bunson解释了暗线产生的原因；暗线是由于大气层中的钠原子对太阳光选择性吸收的结果。
二、原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱法是基于待测组分的原子蒸汽对同种原子辐射出来的待测元素的特征谱线的吸收作用来进行定量分析的。
原子吸收光谱法的分析过程：首先把分析试样经适当的化学处理后变为试液，然后把试液引入原子化器中进行蒸发离解及原子化，使被测组成变成气态基态原子。
用被测元素对应的特征波长辐射(元素的共振线)照射原子化器中的原子蒸汽，则该辐射部分被吸收，通过检测，记录被吸收的程度，进行该元素的定量分析。
1、原子的能级与跃迁2、元素的特征谱线（元素的共振线）（1）各种元素的原子结构和外层电子排布不同基态←→第一激发态:跃迁吸收（发射）能量不同——具有特征性（2）各种元素的基态←→第一激发态最易发生，吸收（发射）最强，最灵敏线——特征谱线朗伯（Lambert）定律：Iν=I0νe-KνL透射光强度Iν和吸收系数及辐射频率有关。
A=KLN0 = KLN = KC 三、谱线轮廓与谱线变宽原子结构较分子结构简单，理论上应产生线状光谱。
实际上光谱线具有一定的宽度。
产生吸收线宽度的原因原子的性质——自然宽度(10-6-10-5 nm)外界影响——热变宽等(1)多普勒变宽(热变宽)是由原子在空间作相对热运动引起的谱线变宽（2）碰撞变宽（压力变宽）辐射原子间或辐射原子与其它粒子间相互碰撞而产生的。
（3）自吸变宽幅射能被发射原子自身吸收。
四、原子吸收光谱的测量1、积分吸收测量法在吸收轮廓的频率范围内，吸收系数Kν对于频率的积分, 称为积分吸收系数，简称积分吸收.积分吸收与原子蒸汽中吸收辐射的基态原子数成正比。
这是原子吸收光谱分析的理论依据。
如果能准确测出积分吸收值，即可计算出待测原子的N0，那么，AAS就会成为一种绝对测量方法（不需要标准与之比较）。
实际上是很难达到的。
现在的分光装置无法实现。
2 峰值吸收测量法1955年，澳大利亚物理学家A.Walsh 提出以锐线光源为激发光源，用测量峰值吸收的方法代替积分吸收，解决了原子吸收测量的难题，使原子吸收成为一种分析方法。
用峰值吸收代替积分吸收的必要条件：发射线的中心频率ν0发与吸收线的中心频率ν0吸相同发射线的Δν发小于吸收线的Δν吸。
锐线光源——发射线的半宽度比吸收线的半宽度窄的多的光源。
五、原子吸收法与紫外-可见分光光度法的比较相同点：1. 都属于吸收光谱2. 遵守A=KC3. 仪器基本组成相同：光源单色器吸收池检测器4 测量过程基本相同不同点：1. 吸收机理不同2. 光源不同3. 仪器各部件排列顺序不同六、方法特点1.灵敏度高火焰原子化器 ppb-ppm非火焰原子化器 ppt 级2.选择性好：采用不同元素的光源灯，干扰因素少；3.测定快速：可在1小时内测定一百多个样品中3-6种元素含量。
4.准确度高：一般可达1-2%，好的可达0.1% -0.5%。
5.应用范围广：可测定70多种元素，既可测微量，也可测常量。
缺陷：不能多元素同时分析; 测定高含量组分的准确度有待提高。
6.3 原子吸收光谱仪原子吸收光谱仪（原子吸收分光光度计）主要由锐线光源、原子化器、分光系统、检测系统组成。
一、光源1、作用：提供待测元素的特征光谱。
光源应满足如下要求（1）能发射锐线发射的谱线宽度小于吸收线的宽度: △ν发﹤＜△ν吸，（2）辐射光强度大（3）稳定性好（4）寿命长2、空心阴极灯的构造及工作原理空心阴极灯的原理：施加适当电压时，电子将从空心阴极内壁流向阳极;与充入的惰性气体碰撞而使之电离，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，于是阴极内辉光中便出现了阴极物质和内充惰性气体的光谱。
空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。
其主要操作参数灯是灯电流。
因此在实际工作中要选择合适的灯电流。
使用前，一般要预热5~20 min。
二、原子化器作用：将试样中的待测元素转变成气态的基态原子（原子蒸气）。
实现原子化的方法，可分为：火焰原子化法和非火焰原子化法。
（一）火焰原子化系统火焰原子化系统是由化学火焰热能提供能量，使被测元素原子化。
1、火焰原子化器结构两个关键因素：燃烧温度火焰氧化-还原性2、火焰的种类和性质火焰温度的选择：（1）保证待测元素充分离解为基态原子的前提下，尽量采用低温火焰；（2）火焰温度越高，产生的热激发态原子越多；（3）火焰温度取决于燃气与助燃气类型，常用空气—乙炔，最高温度2600K 能测35种元素。
C2H2-Air火焰原子吸收法测定较易氧化但其氧化物又难分解的元素(如Cr)时，最适宜的火焰是性质：(A)化学计量型 (B)贫燃型 (C)富燃型 (D)明亮的火焰3、火焰原子化系统的特点优点：结构简单，操作方便，应用较广；火焰稳定，重现性及精密度较好；基体效应及记忆效应较小。
缺点：雾化效率低，原子化效率低(一般低于30%)，检测限比非火焰原子化器高；使用大量载气，起了稀释作用，使原子蒸气浓度降低，也限制其灵敏度和检测限；某些金属原子易受助燃气或火焰周围空气的氧化作用生成难熔氧化物或发生某些化学反应，也会减少原子蒸气的密度。
（二）非火焰原子化器利用电热、阴极溅射、高频感应或激光等方法使试样中待测定元素原子化，应用最广泛的是石墨炉原子化器(GFA)。
石墨炉原子器本质就是一个电加热器，通电加热盛放试样的石墨管，使之升温，以实现试样的蒸发、原子化和激发。
1、过程石墨炉原子化过程一般需要经四部程序升温完成a、干燥：在低温（溶剂沸点）下蒸发掉样品中溶剂。
B、灰化：在较高温度下除去比待测元素容易挥发的低沸点无机物及有机物，减少基体干扰。
C、高温原子化：使以各种形式存在的分析物挥发并离解为中性原子。
D、净化（高温除残）：升至更高的温度，除去石墨管中的残留分析物，以减少和避免记忆效应。
2、石墨炉原子化法的特点优点：（1）试样原子化是在惰性气体保护下，愈强还原性的石墨介质中进行的，有利于易形成难熔氧化物的元素的原子化。
（2）取样量少。
通常固体样品，0.1~10mg，液体样品1~50μL。
（3）试样全部蒸发，原子在测定区的平均滞留时间长，几乎全部样品参与光吸收，绝对灵敏度高。
10-9~10-13g。
一般比火焰原子化法提高几个数量级。
（4）测定结果受样品组成的影响小。
（5）化学干扰小。
缺点：（1）精密度较火焰法差（记忆效应），相对偏差约为4—12%（加样量少）。
（2）有背景吸收（共存化合物分子吸收），往往需要扣背景。
火焰原子化法与石墨炉原子化法比较方法原子化热源原子化温度原子化效率进样体积检出限重现性基体效应火焰化学火相对较较低较多高较好较小焰能低(<15％)(100ml)石墨炉电热能相对较高高(>90%)较少(1～50μl)低较差大三、光学系统作用——将所需要的共振吸收线分离出来部件——狭缝、反射镜、色散元件要求——能分辨开Ni三线Ni 230.003 nmNi 231.603 nmNi 231.096 nm四、检测系统作用——检测光信号的强度部件——光电倍增管要求——足够的光谱灵敏度6.4 定量分析方法一、标准曲线法配制一系列浓度不同的标准溶液，在相同测定条件下，测定标液和试样溶液的吸光度，绘制A-c标准曲线，求得试样中被测定元素的含量。
标准曲线法简单、快速，适于大批量组成简单和相似的试样分析。
应用标准曲线法应注意以下几点：（1）标准系列的组成与待测定试样组成尽可能相似，配制标准系列时，应加入与试样相同的基体成分。
在测定时应该进行背景校正。
（2）所配制的试样浓度应该在 A -c标推曲线的直线范围内，吸光度在0.1-0.5之间测量的准确度较高。
（3）在整个分析过程中，测定条件始终保持不变。