原子吸收光谱的分析
原子吸收光谱分析_图文_图文
③火焰温度取决于燃气与助燃气类 型及比例。 常用火焰包括：空气－乙炔(2300℃)、
氧化亚氮－乙炔(3000 ℃) 等。
火焰类型：
化学计量火焰：
温度高，干扰少，稳定，背景低，常用。
富燃火焰：
还原性火焰，燃烧不完全．适于 测定较易形成难熔氧化物的元素Mo 、Cr 、稀土等。
自然宽度
(2) 谱线变宽
无外界影响下谱线具有的宽度。
多普勒变宽(热变宽)Δ D
由原子热运动导致。 多普勒效应：一个运动着的原子发出的光，如果运动方向 离开观察者(接受器)，则其频率较静止原子所发的频率低； 反之，则高。
因此，多普勒变宽与元素原子质量、温度和谱线频率有关。
谱线频率越大、原子质量越小、温度越高，Δ D越大。
8.4 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c作标准曲线：
A = lg(I0/I) = kcL 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。
注意在高浓度时，标准曲线易 发生弯曲。向浓度轴弯曲(负偏离 )由自吸、压力变宽等影响所致； 光谱干扰(背景干扰)引起正偏离
A = logI0/It = log 1/T = kbc
A为吸光度； k是吸收系数，与入射光波长、物质的性质和溶液 的温度等因素有关；
It/I0称为透光率，用T表示。
朗伯-比耳定律的适用条件：入射光为单色光。
原子吸收与分子吸收
KMnO4溶液的吸收曲线 分子吸收光谱--带状光谱
原子结构较分子结构简单，理 论上应产生线状光谱吸收线。
2. 标准加入法
原子吸收光谱分析
原子吸收光谱分析基本要点：1. 了解影响原子吸收谱线轮廓的因素；2. 理解火焰原子化和高温石墨炉原子化法的基本过程；3. 了解原子吸收分光光度计主要部件及类型；4. 了解原子吸收分光光度法干扰及其抑制方法；5. 掌握原子吸收分光光度法的定量分析方法及实验条件选择原则。
第一节原子吸收光谱分析概述一、原子吸收光谱分析定义：根据物质产生的原子蒸气中待测元素的基态原子对光源特征辐射谱线吸收程度进行定量的分析方法。
二、原子吸收光谱分析的特点：（1 ）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：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：试样处理简单。
第二节原子吸收光谱分析基本原理一、原子吸收光谱的产生及共振线在一般情况下，原子处于能量最低状态（最稳定态），称为基态（ E 0 = 0 ）当原子吸收外界能量被激发时，其最外层电子可能跃迁到较高的不同能级上，原子的这种运动状态称为激发态。
处于激发态。
出于激发态的电子很不稳定，一般在极短的时间（10-8-10 -7s）便跃回基态（或能量较低的激发态），并以电磁波的形式放出能量：A E=En-EO=h=hc/ 入共振发射线：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。
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。
二、谱线轮廓与谱线变宽（一）吸收线轮廓若将一束不同频率，强度为10的平行光透过厚度为1cm的原子蒸汽时，一部分光被吸收，透射光的强度lv仍服从朗伯-比尔定律：式中：Kn——基态原子对频率为的光的吸收系数，它是光源辐射频率的n函数由于外界条件及本身的影响，造成对原子吸收的微扰，使其吸收不可能仅仅对应于一条细线，即原子吸收线并不是一条严格的几何线（单色I ）,而是具有一定的宽度、轮廓，即透射光的强度表现为频率分布。
第8章 原子吸收光谱分析
三、引起吸收线变宽的因素 a、自然宽度（natural width） 用Δ ν N 表示。 b、多普勒变宽(Doppler broadening) 用Δ ν D 表示。表达式见图8-3。 c、压力变宽（包括劳伦兹变宽、共振变 宽），它们分别用Δ ν L 和Δ ν R表示。 d、其它因素变宽，如场致变宽、自吸效应等。 它们之间的关系式为：
二、原子吸收光谱分析法及其常规模式
原子吸收光谱分析
是基于物质所产生 的原子蒸气对特定 谱线（待测元素的 特征谱线）的吸收 作用来进行定量分 析的一种方法。 分析模式见示意图。
●原子吸收和原子发射是相互联系的两种相反过程。
Comparison of AAS and AES
因此，AAS和AES法在所使用的仪器和测定方法上有 相似之处，亦有不同点。 ●由于原子的吸收线比发射线的数目少得多，这样 谱线重叠的几率小得多。而且空心阴极灯一般并不 发射那些邻近波长的辐射线，因此其它辐射线干扰 较小。因此，AAS法的选择性高、干扰少且易于克 服。 ●在原子吸收法的实验条件下，原子蒸气中基态原 于数比激发态原子数多得多，所以测定的是大部分 原子。因此，原子吸收具有较高的灵敏度。
（2）冷原子化法
原子化温度为常温。
பைடு நூலகம்
T [ D ( L R N ) ]
2
2 1/ 2
四、积分吸收和峰值吸收
在吸收线轮廓内，吸收系数的值会随吸收光
子的波长变化而变化，要表示原子蒸气吸收的全
部能量，就必须在吸收线所在的波长区间进行积
分运算，所得结果简称为积分吸收值。
从理论上，积分吸收与原子蒸气中吸收辐射
E0 基态能级 E1、E2、E3为激发态能级 因此，A 产生吸收光谱； B 产生发射光谱。 电子从基态跃迁到能量最低 的激发态(第一激发态)时要吸收 一定频率的光(谱线) ，这种谱 线称为共振吸收线；当它再跃迁 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(它们都简称共振线)。
第03章 原子吸收光谱分析
7
• 各种元素的基态至第一激发态跃迁最易发生，吸收最强，最灵 敏线——主共振吸收线。 • 各种元素的原子结构和外层电子排布不同，由基态至第一激发 态跃迁吸收能量不同，共振线不同——具有特征性。
• 利用基态的原子蒸气对光源辐射的特征谱线（共振线）的吸收
可以进行定量分析。 • 光谱位于光谱的紫外区和可见区。
• 准确度高，分析速度快；
• 应用广泛。 • 局限：不能对多元素同时测定（需更换光源）、对难 熔元素测定灵敏度和精密度较低、对于成分复杂样品 干扰较严重、对多数非金属元素不能直接测定。
5
元素周期表中可用原子吸收光谱法分析的元素
6
3.2 原子吸收光谱法的基本原理
3.2.1 原子吸收光谱的产生
• 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。
收定律，有:
I I 0e
Kvl
• 或
I0 A lg 0.434 K v l I
21
• 采用锐线光源进行测量，则Δv发< < Δv
吸
，在辐射线宽度范围内，Kν可近似
发射线
认为不变，并近似等于峰值时的吸收 系数K0，则：
I0 A lg 0.434 K 0l I
22
• 峰值吸收系数K0与谱线的宽度有关，在通常原子吸收测定条
• 由于原子在空间作无规则热运动所导致的，故也称为热变宽。
2v0 vD c
2(ln 2) RT T 7 7.1610 v0 Ar Ar
• Doppler 变宽随温度升高、谱线频率升高和相对原子质量减小而 变宽。
11
3.压力变宽（ 10-3nm）
• 当原子吸收区气体压力变大时，相互碰撞引起的变宽是 不可忽略的。原子之间的相互碰撞导致能级变化，激发 态原子平均寿命缩短，引起谱线变宽。 • 劳伦兹（Lorentz）变宽：待测元素原子和其他粒子碰撞。
第六章原子吸收光谱分析法
例题 计算2000K和3000K时, Na589.0nm的激发态 与基态原子数之比各为多少？已知gi/g0=2
解：
Ei
hc
4.136 1015eV s 3 1010cm s1 589.0nm 107 cm nm1
AAS的基本原理
赫鲁兹马克(Holtzmark)变宽(R或R): 同种原子碰撞，又称为共振变宽， R随着待测
元素原子密度升高而增大，在原子吸收法中，测定 元素的浓度较低，R一般可以忽略不计 。
自吸变宽：
光源辐射共振线被光源周围较冷的同种原子所吸 收的现象叫做自吸，自吸现象使谱线强度降低，同 时导致谱线变宽。
AAS的基本原理
表征吸收线轮廓（峰）的参数： 中心频率O(峰值频率) :最大吸收系数对应的频率 中心波长λ(nm) :最大吸收系数对应的波长
半宽度ΔO(吸收线宽度)：峰值吸收值一半处的频率
原子吸收线的宽度约为10-3-10-2nm(折合成波长)。
AAS的基本原理
3.吸收峰变宽原因
自然变宽(N或N): 在无外界条件影响时，谱线的固有宽度称为自
AAS的基本原理
一、共振线
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。产生的吸收
线叫共振吸收线（简称共振线） —— 吸收光谱 激发态基态，发射出一定频率的辐射。所释放的光线叫共
振发射线（也简称共振线） ——发射光谱 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 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）利用特征谱线(共振线)可以进行定量分析。
原子吸收光谱分析-
谱线宽度得表示
吸收线在中心频率0 两侧具有一定得宽度 用半宽度Δ表征
I0为入射光强 I为透射光强 ν0为中心频率
I为透射光强 ν0为中心频率 Kν为吸收系数
吸收线Δ: 10-3～10-2nm 发射线Δ: 5×10-4～2×10-3nm
大家学习辛苦了, 还是要坚持 继续保持安静
吸收系数Kν将随光源得辐射频率ν而改变,这就是由
§8-2 原子吸收光谱法基本原理
一、原子吸收光谱得产生
正常情况下,原子处于基态。
当有辐射通过自由原子蒸气时,若辐射得频率等于 原子中得电子从基态跃迁到激发态所需要得能量频率 时,原子将从辐射场吸收能量,产生共振吸收,电子由基 态跃迁到激发态,同时使辐射减弱产生原子吸收光谱。
各种元素得原子结构不同,不同元素得原子从基态 激发至第一激发态时,吸收得能量也不同,所以各元素 得共振线都不相同,而具有自身得特征性。
提高原子化温度,减小化学干扰、使用高温火焰或提 高石墨炉原子化温度,可使难离解得化合物分解。
2)在同一温度下,电子跃迁得能级Ej越小,共振线波长 越长, Nj/N0值也愈大
常用得火焰温度一般低于3000K,元素激发能
一般低于10ev,大多数共振线得波长小于600nm,因
此对大多数元素来说, Nj/N0得数值均很小(<1％), 即火焰中得激发态原子数远小于基态原子数,也就
就是说火焰中99％以上得原子处于基态。
k
cxVx Vx
csVs Vs
0.670
k
cx
50 103 50 300 106 50.3103
cx 0.279mg / L
§8-5 干扰及其抑制
原子吸收光谱法得主要干扰有物理干扰、化学干 扰与光谱干扰三种类型。
(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。
第七章原子吸收光谱分析法
原子吸收光谱法(也称原子吸收分光光法 )与可 见、紫外分光光度法基本原理相同，都是基于物质 对光选择吸收而建立起来的光学分析法。
2010年1月25日1时53分
组成：阳极（吸气金属）、空心圆筒形（使待测原子集中）阴极（W+ 待测元素）、低压惰性气体（谱线简单、背景小）。
工作过程：高压直流电（300V）---阴极电子---撞击隋性原子---电离(二 次电子维持放电)---正离子---轰击阴极---待测原子溅射----聚集空 心阴极内被激发----待测元素特征共振发射线。
? 自然宽度（约在10-5nm数量级）。
?
?2．多普勒变宽（热变宽）：
? 由于多普勒效应而导致的谱线 变宽。由于原子热运动引起的。 其宽度约为 10-3nm数量级。
?3．压力变宽：由于同类原子或 与其它粒子（分子、原子、离子、 电子等）相互碰撞而造成的吸收 谱线变宽。其宽度也约为 10-3nm 数量级。
区别：在可见、紫外分光光度法中，吸光物质 是溶液中被测物质的分子或离子对光的选择吸收， 原子吸收光谱法吸光物质是待测元素的基态原子对 光的选择吸收，这种光是由待测元素制成的空心阴 极灯(称元素灯)作光源。
原子吸收光谱分析的过程:
A元素含量测定----- A元素的空心阴极灯发射特征辐射 --------试样在原子化器中变为气态的基态原子-------吸收空心 阴极灯发射特征辐射---------空心阴极灯发射特征辐射减弱-----产生吸光度------元素定量分析
钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光谱通带0.2nm。而原子吸收线
化学反应的原子吸收光谱分析
化学反应的原子吸收光谱分析原子吸收光谱分析，是一种利用原子对特定波长的光发生吸收的现象进行分析的方法。
通过测量样品溶液或气体中吸收光的强度，可准确测定其中的化学元素含量。
在化学反应中，原子吸收光谱分析是一项重要的技术，能够提供关于反应过程中元素浓度和化学物种变化的信息。
本文将详细介绍化学反应的原子吸收光谱分析的原理、应用和优势。
一、原理原子吸收光谱分析基于原子对特定波长光的吸收现象，其原理可以分为两个基本过程：光源激发和吸收现象。
1. 光源激发在原子吸收光谱分析中，常用的光源是空心阴极放电灯或恒流电源。
光源中的电极通电后，电极中的金属元素被激发形成原子或原子离子，并释放出特定波长的光。
2. 吸收现象样品溶液或气体中的化学元素原子或原子离子与光源发出的特定波长的光相互作用，产生吸收现象。
当光经过样品时，如果样品中存在与光源波长相对应的原子或原子离子，这些原子会吸收部分光的能量，使得吸收光的强度减小。
通过测量光的强度变化，可以推断样品中所含的元素及其浓度。
二、应用原子吸收光谱分析在化学反应中的应用广泛，以下是几个常见的应用领域：1. 反应动力学研究原子吸收光谱分析可用于研究化学反应的动力学过程。
通过监测反应物中某种元素的浓度随时间的变化，可以推断反应的速率常数、反应机理等信息。
2. 反应过程监测通过原子吸收光谱分析，可以实时监测反应过程中各种元素的浓度变化。
这对于了解化学反应过程中元素的转化情况、判断反应的进行程度等方面具有重要意义。
3. 催化剂研究原子吸收光谱分析可用于研究催化剂在反应过程中的作用机制。
通过测定反应物中的催化剂元素浓度变化，可以揭示催化剂对反应速率、选择性等方面的影响。
4. 有机合成原子吸收光谱分析在有机合成中的应用越来越广泛。
通过测定反应物和产物中有机元素的浓度，可评估有机合成反应的转化率和产物纯度。
三、优势原子吸收光谱分析具有以下优势：1. 灵敏度高原子吸收光谱分析的灵敏度通常为微克/升量级，可以准确测定样品中微量甚至痕量元素的含量。
原子吸收光谱分析
三、原子吸收线
（一）原子吸收线的产生 当通过基态原子的光辐射具有的能量 h 恰好等
于原子由基态 → 激发态所含有的能量ΔE时，基态 原子吸收光辐射产生原子吸收光谱（线）
ΔE=h=hc/ 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
❖ 光谱项（spectral term）是描述这些量子能级 的形式。
❖ n2S+1LJ ❖ n：主量子数
表示核外电子分布的层数
❖ S：总自旋量子数 表示价电子自旋量子数的矢量和
❖ L：总角量子数 表示电子轨道形状
❖ J ：内量子数
表示价电子组合得到的L与S的矢量和
❖ 2S+1：光谱项的多重性（*****)
+
Kvdv
π e2 mc
N0
f
如果将公式左边求出，即谱线下所围面积测量出（积分吸
收）。即可得到单位体积原子蒸气中吸收辐射的基态原子数
N0。
这是一种绝对测量方法，现在的分光装置无法实现。 △=10-3nm，若取600nm，单色器分辨率R=/△=6×105 钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光谱通带0.2nm。而原子吸 收线半宽度：10-3nm。如图：
4.火焰原子化装置
❖ 全消耗型原子化器，将试样 直接喷入火焰
《仪器分析》第十二章_原子吸收光谱法
当采用锐线光源时，测量是在原子吸收线附近一定频 率范围内进行，即
I 0 I d
0
I I 0e
K l
I e
0
K l
d
锐线光源的很小，可以近似用峰值吸收系数K0 来表 示原子对辐射的吸收，因此有吸光度A为：
I0 A lg lg I
质的强谱线。
空心阴极灯光的强度与灯的工作电流有很大关系。增
大灯电流，可以增加发射强度。但是，灯电流过大，会导 致一些不良现象，如阴极溅射增强，产生密度较大的电子 云，灯本身发生自蚀现象；加快内充气体的“消耗”而缩 短寿命；阴极温度过高，使阴极物质熔化；放电不正常，
灯光强度不稳定灯。灯电流太小，灯光强低，稳定性和信
（2）峰值吸收 1955年Walsh提出，在温度不太高的稳定火焰情况下，
峰值吸收系数与被测元素的原子浓度也成正比。通常情况下，
吸收轮廓决定于多普勒变宽，吸收系数为
2 ( 0 ) ln 2 D 2
K K 0e
K0 2 D
D 是多普勒 半宽度
K d mc N
于分析化学的原因。
e 2
0
f
m 是电子质量，f是振子强度，即能被入射 辐射激发的每个原子的平均电子数，正比 于原子对特定波长光的吸收概率。
若能测定积分吸收，则可以求出原子浓度。但是，测定谱 线宽度仅仅10-3nm的积分吸收，需要分辨率很高的色散仪器，
难以做到，这也是100多年前发现原子吸收现象却一直未能用
空心阴极灯工作原理：
当正、负两电极间施加适当的直流电压(300V—500V)
时，便开始放电，阴极发射的电子在电场作用下，高速射
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
原子吸收光谱分析法
对于物理干扰，最好的消除方法 就是配制与试样溶液组成相似的 标准溶液。也可用标准参加法来 进行测定。
三，测定条件的选择： 1．分析线的选择：一般选用共
振线作分析线。 2．灯电流：保正稳定和适当光
强度输出的条件下，尽量选 用较低的工作电流。
5．狭缝宽度：由于原子吸收光谱法谱 线的重叠较少，一般可用较宽的狭 缝，以增强光的强度。但当存在谱 线干扰和背景吸收较大时，那么宜 选用较小的狭缝宽度。
SCV0.0044(g/1% 吸 收 ) A
式中：S为绝对灵敏度；C为试液 中 待 测 元 素 的 浓 度 〔g能检 出的元素的最低浓度或最小质 量。
定义为：能给出信号强度 等于3倍噪声信号强度标准偏差 时所对应的元素浓度或质量。
当在正负电极上施加适当电 压〔一般为200～500伏〕时，在 正负电极之间便开始放电，这时， 电子从阴极内壁射出，经电场加 速后向阳极运动。
电子在由阴极射向阳极的过程中， 与载气〔惰性气体〕原子碰撞使其 电离成为阳离子。带正电荷的惰性 气体离子在电场加速下，以很快的 速度轰击阴极外表，使阴极内壁的 待测元素的原子溅射出来，在阴极 腔内形成待测元素的原子蒸气云。
三．光学系统： 分光系统一般用光栅来进行分光。
光谱通带： W=D×S×10-3
其中：W为光谱通带〔单位nm〕；D为 光 栅 的 倒 线 色 散 率 〔 单 位 nm/mm-1〕 ； S为狭缝宽度〔单位μm〕。
四．检测系统： 检测系统包括检测器、放大器、
对数转换器、显示器几局部。
原子吸收光谱法的分析过程：
计算式为：D c 3 ( g / m L )
A
或 D g 3 ( g )
A
式 中 D 为 检 出 极 限 〔μg/mL 或 g〕 ； σ 为 对 空 白 溶 液 进 行 不 少 于 10 次 测 量时的标准偏差；A为吸光度；g为 质量〔g〕。
仪器分析第五章原子吸收光谱法
仪器分析第五章原⼦吸收光谱法第五章原⼦吸收光谱法Chapter FiveAtomic Absorption SpectrumFor Short：AAS第⼀节基本原理⼀、原⼦吸收光谱分析概述1、原⼦吸收光谱的起源18世纪初，⼈们便开始观察和研究原⼦吸收光谱-----太阳光谱中的暗线。
1955年，澳⼤利亚物理学家⽡尔西发表了著名论⽂“原⼦吸收光谱在化学分析中的应⽤”，奠定了原⼦吸收光谱分析法的理论基础。
1955年，原⼦吸收光谱作为⼀种分析⽅法开始应⽤。
并在60年代得到迅速发展和普及。
2、什么是原⼦吸收光谱？溶液中的⾦属离⼦化合物在⾼温下能够解离成原⼦蒸⽓，两种形态间存在定量关系。
当光源发射出的特征波长光辐射通过原⼦蒸⽓时，原⼦中的外层电⼦吸收能量，特征谱线的光强度减弱。
光强度的变化符合朗伯-⽐⽿定律，进⾏定量分析。
它是基于物质所产⽣的原⼦蒸⽓对特征谱线的吸收作⽤来进⾏定量分析的⼀种⽅法。
原⼦与分⼦⼀样,吸收特定能量后,产⽣基态→激发态跃迁；产⽣原⼦吸收光谱，即共振吸收。
原⼦由基态→第⼀激发态的跃迁,最易发⽣。
每种原⼦的核外电⼦能级分布不同，当产⽣由基态→第⼀激发态的跃迁时，吸收特定频率的辐射能量。
⼆、共振线：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（简称共振线）。
共振发射线——电⼦从第⼀激发态再跃回基态时，则发射出同样频率的辐射，对应的谱线称为共振发射线（也简称共振线）。
原⼦的共振线的吸收共振线称为元素的特征谱线，因为：各种元素的原⼦结构和外层电⼦排布不同。
所以不同元素的原⼦从基态激发成第⼀激发态（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各有其特征性。
共振线⼜称为元素的灵敏线，因为：这种从基态到第⼀激发态的跃迁最容易发⽣，因此对⼤多数元素来说，共振线是指元素所有谱线中最灵敏的谱线。
在原⼦吸收光度法中，就是利⽤处于基态的待测原⼦蒸⽓对从光源发射的共振发射线的吸收来进⾏分析的。
(完整版)原子吸收光谱的定量分析
(完整版)原子吸收光谱的定量分析
介绍
原子吸收光谱是一种常用的定量分析方法，用于测量样品中特定元素的浓度。
本文档旨在介绍原子吸收光谱的基本原理和定量分析的步骤。
原理
原子吸收光谱利用原子吸收特定波长的光来测量样品中特定元素的浓度。
当光通过样品中的原子气体时，原子会吸收与其原子结构相关的特定波长的光线。
通过测量吸收光的强度，可以确定样品中特定元素的浓度。
步骤
以下是进行原子吸收光谱定量分析的基本步骤：
1. 样品制备：将待分析的样品转化为原子气态。
常用的方法包括火焰法、电感耦合等离子体法等。
2. 选择波长：根据待分析元素的吸收峰进行波长选择。
可以通过参考相关文献或经验来确定。
3. 校准曲线：准备一系列浓度已知的标准溶液，测量它们的吸光度，并绘制校准曲线。
4. 测量样品：将样品引入原子吸收光谱仪器，测量其吸光度。
5. 数据分析：利用校准曲线，计算出样品中特定元素的浓度。
6. 重复测量：进行重复测量，确保结果的准确性和可靠性。
7. 结果报告：将测得的浓度结果整理并报告。
结论
原子吸收光谱是一种可靠的定量分析方法，能够有效测量样品中特定元素的浓度。
正确的样品制备、波长选择和数据分析步骤对于获得准确结果至关重要。
通过遵循上述步骤，可以进行原子吸收光谱的定量分析。
*注意：本文档仅为介绍原子吸收光谱的基本原理和步骤，具体实验细节和参数设置需要根据实际情况进行调整。
*。
物化地分析中的原子吸收光谱分析
物化地分析中的原子吸收光谱分析原子吸收光谱分析是物化地分析领域中常用的一种分析方法。
它利用原子在特定波长的光线照射下吸收光的特性，对样品中的化学元素进行定量检测和分析。
本文将从原子吸收光谱分析的基本原理、仪器设备和应用领域等方面进行论述。
一、原理与机制原子吸收光谱分析的基本原理是利用原子吸收特定波长的光线时的量子能级跃迁现象。
当样品中的化学元素被激发后，在特定波长的光线照射下，原子内部的电子会发生跃迁到高能级的激发态。
然后，激发态的原子会再次退回到基态，释放出特定波长的光信号。
通过测量吸收光强度的变化，可以推断出样品中化学元素的含量。
二、仪器设备原子吸收光谱分析需要使用专门的仪器设备来进行测量和分析。
常用的原子吸收光谱仪主要由光源、样品室、光路系统、检测系统和数据处理系统等部分组成。
光源通常采用中空阴极灯，能够发射特定波长的光线。
样品室用于容纳待测样品并与光源进行光路的连接。
光路系统包括光栅、滤光片等光学元件，用于选择特定波长的光线。
检测系统用于测量光线的强度变化，常见的检测方式有吸收法和发射法。
数据处理系统用于记录和分析测量结果，通常采用计算机进行数据处理。
三、应用领域原子吸收光谱分析在物化地分析中具有广泛的应用领域。
首先，在环境分析方面，原子吸收光谱分析可以用于监测和分析水体、大气和土壤中的污染物。
例如，通过测定水样中重金属的含量，可以评估水质的安全性。
其次，在食品安全领域，原子吸收光谱分析可以用于检测食品中有害金属元素的含量，如铅、镉等。
此外，在生物医药研究和制药工业中，原子吸收光谱分析也广泛应用于药物成分和微量元素的定量分析。
总结起来，物化地分析中的原子吸收光谱分析是一种基于原子能级跃迁的分析方法，通过测量样品中特定波长光线的吸收情况，来确定样品中化学元素的含量。
该方法具有广泛的应用领域，包括环境分析、食品安全和生物医药等领域。
随着科学技术的不断进步，原子吸收光谱分析仪器设备和分析方法也在不断更新，为物化地分析提供了更为准确和高效的工具。
原子吸收光谱分析及其应用
原子吸收光谱分析及其应用原子吸收光谱分析（Atomic Absorption Spectroscopy，简称AAS）是一种常用的分析技术，通过测量原子吸收电子能级跃迁所产生的特定波长的吸收光线，用于定性和定量分析样品中的金属和非金属元素。
本文将介绍原子吸收光谱分析的原理、仪器设备、分析过程以及其在环境、医药、冶金等领域中的应用。
1.原理：原子吸收光谱分析基于原子的量子力学原理，通过外加能量（通常是热能或电磁辐射）使原子中的电子跃迁到高能级并被激发，随后电子又会自发跃迁至低能级，释放出与跃迁能级差相等的光子，产生特定波长的吸收光谱。
这些特定的波长受到吸收样品中的金属或非金属元素的存在与否、其浓度以及样品基质的影响。
2.仪器设备：原子吸收光谱仪主要由光源、样品池、单色仪、检测器和数据记录仪组成。
光源通常是用于产生特定波长的光，如空心阴极灯或电感耦合等离子体透明源。
样品池包括气体燃烧炉和液体样品池，用于将样品中的元素原子化。
单色仪可以选择性地分离特定波长的光线，以避免干扰。
检测器通常是光电倍增管或光电二极管，用于测量样品中的特定波长的光强。
数据记录仪用于记录并分析测量结果。
3.分析过程：首先，将待分析的样品制备成合适的形式，如溶液、颗粒或气态样品。
然后，使用合适的方法将样品原子化，例如通过灰化加热、火焰燃烧或化学分析转化。
原子化的样品进入样品池并与光源产生的特定波长的光进行相互作用。
通过单色仪选择特定波长的光线，并使用检测器测量光强。
测量结果经过校准和计算后，可以得到样品中金属或非金属元素的浓度。
4.应用：原子吸收光谱分析广泛应用于环境、医药、冶金等领域。
在环境领域，它被用于监测水、土壤和空气中的重金属和有害元素，如铅、汞和砷的含量。
在医药领域，原子吸收光谱分析用于药物的质量控制和金属微量元素的测定。
在冶金领域，它可以分析矿石中的金属含量，以及合金中的成分和纯度。
总之，原子吸收光谱分析是一种准确、灵敏且广泛应用的分析技术。
第八章 原子吸收光谱分析.
变宽程度
DVD 7.162107 V0
T M
多普勒变宽与吸收原子自身的相对原子质量的平方根成反比， 与火焰的温度平方根成正比，与谱线频率有关。
3、压力变宽
由于原子相互碰撞使能级发生稍微变化引起的变宽，又称
为碰撞（Collisional broadening）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
仪器分析-原子吸收光谱分析
K0Βιβλιοθήκη 2 lnDvD
2
e2 mc
N0
f
将上式带入朗伯比尔定律中得到
2 π ln 2 e2
A 0.4343K 0L 0.4343 D D mc N0 fL kLN0
由于N0 ∝N∝c
（ N0基态原子数，N原子总数，c 待测元素浓度）
所以：A=KLN0=K′LN=K′′c
仪器分析-原子吸收光谱分析
原子吸收光谱分析的常规模式
定 量 分 析
3
仪器分析-原子吸收光谱分析
§8-2 原子吸收光谱分析基本原理
一、共振线
E3
1、共振吸收线
E2
使电子由基态跃迁到
第一激发态所产生的
吸收谱线称为共振吸
E1
收线（也简称共振线）
A
B
E0
A 产生吸收光谱
B 产生发射光谱
E0 基态能级 E1、E2、E3、激发态能级
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 Δ N
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有关。一般约10-5nm。
照射光具有一定的宽度。
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31（B ）原子发射光谱观测分析实验目的1． 了解紫外——可见吸收光谱的基本规律。
2． 初步学会测量物质的吸收光谱。
仪器用具光学多通道分析器（WGD-6 型）、光学平台（GSZ-II 型）、溴钨灯光源、计算机原理概述1．基本知识在吸收过程中，物质的原子或分子吸收了入射的辐射能，从基态跃迁至高能级的激发态，吸收的能量与电磁辐射的频率成正比。
符合普朗克公式：E hv = （1）其中 E 是一个光子的能量（每个分子吸收的能量）；h 为普朗克常数（6.626 ×10－37 J ·s ），υ是辐射的频率，以 s -1 为单位（或以 Hz 为单位）。
波长λ和频率υ的乘积为真空中的光速 c ，c v λ= （2）对紫外可见光分光光度法，波长的单位多采用纳米（nm ）。
波数ω（以 cm -1 为单位）也是在吸收光谱中常用的单位，与波长、频率关系如下：1v c ωλ== （3） 如以波长表示，可见光区为 750～400nm ，紫外光区为 400～200nm ；若以波数表示，则可见区为 13300～25000 cm -1 ，紫外区为 25000～50000 cm -1 。
2．基本定律光的吸收，就是指光波通过媒质后，光强减弱的现象。
除了真空，没有一种介质对任何波长的电磁波是完全透明的。
所有的物质都是对某些范围内的光透明，而对另一些范围内的光不透明。
在一定波长范围内，若物质对光的吸收不随波长而变（严格来说是随波长变化可以忽略不计），这种吸收称为一般吸收；相应地，若吸收随波长而变则称为选择吸收。
例如：在可见光范围，一般的光学玻璃吸收很小，且不随波长而变，它就是一般吸收。
而有色玻璃在可见光范围内具有选择吸收。
如“红”玻璃是对红色光微弱地吸收，而对绿光、蓝光及紫色光的吸收比较显著。
当白光通过“红”玻璃时除红色外，其他光基本已被吸收；这就是滤光片的作用。
同样地，任一介质对光的吸收则是由这两种吸收（一般吸收和选择吸收）组成的，在一个波段范围内表现为一般吸收，在另一波段范围内将可能表现为选择吸收。
例如：普通光学玻璃，对可见光吸收很弱，是一般吸收；而对紫外及红外波段则表现出强烈的吸收，即为选择吸收。
紫外（通常指的是近紫外）和可见光区的吸收光谱实质是在电磁辐射的作用下，多原 子分子的价电子发生跃迁而产生的分子吸收光谱，又称为电子光谱。
显然，物质吸收电磁 辐射的本 当物质中两能级的能量差越大，则吸收越小。
这就是物质有一般吸收和选择吸收的缘故。
而吸收分光光度法正是基于不同分子结构的各种物质，对电磁辐射显示选择吸收这种特性建立起来的。
下面讨论光通过吸收媒质时，强度减弱的规律。
假设有一平面光波在一各向同性的均匀媒质中传播（图 1）。
经过一厚度为 dl 的平行 薄层后，光强度从 I 变化到 I ＋dI 。
朗伯指出：dI /I 应与吸收层的厚度 dl 成正比，即/dI I kdI =- （4）其中 k 为吸收系数，由媒质的特性决定。
对于厚度为 l 的介质层，由式（4）得ln I kl C =-+ （5）其中 C 为一积分常数，当 l ＝0 时，I ＝I0，则C lnI0 ；代入式（5）得0kl I I e -= （6）这就是朗伯定律的数学表示式。
吸收系数 k 是波长的函数，在一般吸收的波段内， k 值很小，并且近乎于一常数；在选择吸收波段内，k 值甚大，并且随波长的不同而有显著的变化。
吸收系数 k 愈大，光被吸收愈强烈，当l ＝1/k 时，由式（6）得： 00//2.72I I e I == （7）也就是说，厚度等于1/k 的介质层，可使光强度减少到原光强的 2.72 分之一。
说明介质吸收时，引入消光系数η，将会更方便些。
吸收系数 k 与消光系数η的关系如下： 04k n πηλ= （8）其中λ0为光在真空中的波长，n 为介质的折射率，于是朗伯定律可写成04/0n l I I e πηλ-= （9）有时，我们也称n η为吸收率。
固体材料的吸收系数主要是随入射光波长而变，其它因数影响较小。
而液体的吸收系数却与液体的浓度有关。
实验证明，在很多情况下，当气体的分子或溶解在溶剂（实际上是不吸收光的溶剂）里的某些物质的分子吸收光时，吸收系数与光波通过的路程上单位长度内吸收光的分子数也就是与浓度 C 成正比。
因此，比尔指示：溶液的吸收系数 k 与浓度C 成正比： k c α'= （10）其中α' 为一与浓度无关的新常数，它只决定于分子的特性。
于是式（6）变为0cl I I e α'-= （11）若以T ＝I /I 0表示透过率，A ＝－logT ＝ log(1/T )表示吸光度，并将式（11）的自然对数换成以 10 为底的对数时，则得0log /I I cl α=- ()23.03αα'= （12）或 A cl α= （13）式（13）即为比尔定律的数学形式。
应指出，比尔定律只有在物质分子的吸收本领不受它周围邻近分子的影响时，才是正确。
当浓度很大时，分子间的相互影响不可忽略。
此时，与 c 有关，比尔定律就不成立。
因此朗伯定律始终是成立的，但比尔定律仅在一定条件下才成立。
在比尔定律成立时，就可用测量吸收的方法来测定物质的浓度。
这就是快速测定物质浓度吸收光谱分析法。
在实际中很有用。
仪器结构1．光源一个理想的光源应具有整个紫外——可见区的连续辐射，其强度高且能量随波长变化不大。
而实际不存在这样的光源，只能是不同波段使用不同的光源。
通常分两大类：热光源——以钨丝灯（白炽灯）为主，放电光源——以氢（氘）灯为代表。
钨丝灯主要用于可见及红外区，其辐射与黑体辐射相近。
计算结果表明，工作温度为3000K 时约11％总能量落在可见区。
通常钨丝灯的工作温度为2870K。
显然，温度愈高，λmax愈易由红外区向可见区移动。
钨丝灯在可见区辐射能量与电压的四次方（V4）成正比，光电流与灯丝电压的n 次方（n>1）成正比。
为严格控制灯丝电压，必须采用稳压电源。
在紫外区各类型的放电光源如氢灯、氘灯或汞灯等均可用。
这些光源均以电子流通过充气的放电管、由电子与气体分子碰撞而激发其光谱。
当气压低时，主要发射线状光谱；当气压高时，由于原子间的相互作用，导致产生连续光谱。
氢灯是紫外区最常用的光源。
常见的氢灯有高压的（2500V）与低压的（40V）两种。
后者较常用。
氢灯的辐射由350nm 延伸至约160nm，在375nm 以上的辐射已很弱，恰能与钨丝灯有用的辐射波段相衔接。
375nm附近作为换灯区。
氘灯与氢灯的特性相仿，唯辐射强度约高2－3倍，寿命较长，但成本高一倍。
2．色散系统所谓色散系统，就是一个单色仪，在这里就是光学多通道分析仪。
它产生高、纯的单色光束，且波长在区域内可任意调节。
入、出射狭缝的宽度，除控制单色仪的辐射能量外，也决定了相应的波宽与光谱纯度。
当缝宽缩小时，辐射强度降低，谱线变窄，能提高系统的分辨能力。
但分辨率受衍射现象的限制。
瑞利认为：由衍射产生的其一波长的中央极大与另一波长的第一极小刚刚重叠时，则两波长能分辨开。
分辨能力R为= （14）/Rλλ这里λ为两波长的平均值。
另外，由于光电接受灵敏度的限制，缝宽也不能太小，最好不要小于0.1mm。
由于玻璃对紫外光有强烈的吸收，故紫外区的棱镜多用石英制成。
通常用角色散d θ/d λ 来描述棱镜对复光的展开能力。
由图 3 可知：2121d d θθθθλλλλ-∆≈=∆- （15） 其中θ∆、λ∆ 是很小的量。
又因为d d dn d dn d θθλλ= （16） d θ/dn 只与棱镜的几何形状有关；而dn /d λ表示 n 随λ而变，称为色散率，其值随波长变短而增大。
石英棱镜在紫外区有较高的色散率，而在可见区较小，宜用玻璃棱镜替代。
这样，不同波段要更换棱镜，使用上很不方便。
因此，光栅的出现及其制作工艺不断的完善，已逐步取代棱镜。
光通过平面投射光栅时，波长与衍射角之间的关系式为（见图 4）：=d sin , k=0,1,2,3k λθ⋅⋅⋅ （17）如入射光不垂直于光栅平面而与法线成 i 角，则光栅方程为：()sin sin k d i λθ=+ （18）将式（14）对λ取微商得cos d k d d θλθ= （19） 式（19）表明：1）d λ较小时，d θ与 k 成正比。
即衍射的级数愈高，色散愈大。
2）d θ与 d 成正比。
即 d 愈小或总刻线数愈多，色散愈大。
3）当cos θ变化不大时，d θ/d λ 近似为一常数。
即光栅的色散近似线性，不随波长而变。
这给设计带来很大的方便。
不过通常均使用反射光栅，其原理与透射光栅没有太大区别。
自全息照相术出现后，使光栅的制作又向前迈进一步。
用全息照相法生产的“全息光栅”就有线槽密度高、杂散光少、无鬼线等优点。
3． 吸收池吸收池是将试样送入测试系统使与光辐射相互作用，即发生吸收光过程的装置。
最简单的吸收池是用于液体试样的液槽。
吸收池必须：1）制作材料是透明的、不吸收待分析样品的光谱区的光。
2）用于参比试样与分析试样时，要严格配对。
（尤其在紫外光区）吸收池材料本身的吸光特征，吸收光程长度的精度，对分析结果均有影响。
实验内容1．在仪器进入工作状态前，准备好待测的溶液（各种浓度的高锰酸钾溶液）。
2．测量各种浓度高锰酸钾溶液的吸收曲线。
3．定出高锰酸钾每条吸收曲线的吸收峰波长。
4．根据高锰酸钾的吸收曲线，验证比尔定律。
数据分析：采集到各种浓度高锰酸钾溶液（单位:g/L）的吸收曲线后，将数据放入Origin中处理。
上图为各种浓度的KMnO4溶液与纯水的透射光谱我们将水的透射光强记为I0，以吸光度A = log I o / I为纵坐标，波长为横坐标，作不同浓度的吸光度曲线如下：上图为各种浓度的KMnO4溶液的吸光度曲线如上两图，曲线基本走向一致，除了0.1g/L溶液吸收曲线有一定的偏离，这应当是由于容器上有灰尘或手印引起的。
借用origin的寻峰工具，可得各浓度的KMnO4 吸收波长为如上表可得到各浓度KMnO4 的两个最大吸收波长，经过计算得到他们的平均值分别为，λ1=526.6nm，λ2=544.5nm。
以这两个波长分别验证比尔定律。
取吸收波长为λ1=526.6nm，则用origin软件做线性拟合：Parameter取吸收波长为λ2=544.5nm，则用origin软件做线性拟合：两图均与直线有一定的偏离，应该存在有理论误差和实验误差。
误差分析1.理论误差与系统误差：（1）如书本所言，比尔定律的假设是分子之间的相互影响可以忽略，但实际上在浓度较高的溶液里分子之间的相互影响较大。
（2）比尔定律严格来说是指对单色光成立的，但实验用的是复色光，实验结果必然会与理论有偏离。
（参考文献1）（3）电压变化导致的光源的不稳定和检测器非线性响应均可能导致偏差的产生（参考文献2）（4）光栅是根据光的衍射和干涉原理将复合光色散为不同波长的单色光，而所得的单色光实际仍为非单色光，其谱宽与光栅缝宽成正比。