第六章_原子吸收光谱分析法
分析化学-原子吸收与原子荧光
(二) Graphite furnace atomizer 石墨炉原子化器
1. 构造:
2. 分析过程
T
Time drying ashing atomizing cleaning
干燥-----灰化-----原子化----净化
paring with flame atomizer
原子化原理 原子化效率 试样体积 固体进样 灵敏度 重现性 背景干扰 分析速度
1. Hollow cathode lamp
2. Electrodeless discharge lamp
mg MX
400Pa Ar 3 ~ 8 cm
10mm
As, Cd, Pb, Se, Zn, Hg, P, Sn, Te, Tl…...
二、 原子化器 Atomizer
M(* 激发态原子)
MX(试样)
消除方法: 1. 稀释待测溶液 2. 采用标准加入法进行定量 3. 配制与试样溶液物理性质相似的
标准溶液
五、背景吸收 Background absorption
背景吸收包括: 分子吸收、光散射、火焰气体吸收。 背景吸收干扰主要存在于石墨炉原子化器。
减小背景吸收的方法:
减小进样量 增加灰化温度和灰化时间 增加石墨管内气流 采用基体改进剂 (增加共存物的挥发性或 降低待测元素的挥发性)
Characteristics: ☆Sensitivity ☆Selectivity ☆Analysis speed ☆Application:
determination of (metal) elements
§1. 原子吸收光谱法基本原理
一、原子吸收光谱的产生 1.原子能级跃迁 Atomic energy level transition
原子吸收光谱法课件
欢迎来到原子吸收光谱法课件!本课件将为您介绍原子吸收光谱法的定义和 原理,并探讨其在科学实验室中的常见仪器,以及样品制备和操作步骤。
原子吸收光谱法的定义和原理
原子吸收光谱法是一种分析方法,通过测量样品中特定元素的吸收光谱来定 量分析该元素的浓度。基于原子对特定波长的吸收特性,该方法被广泛应用 分析食品中的微量元素和有害物质,确 保食品安全和质量合规。
3 药物研发
用于药物制剂中活性成分的浓度分析,确保 药品质量和疗效。
4 金属分析
用于金属合金、地质样品等材料中金属元素 的定量分析,检测材料成分。
优缺点分析
优点
高选择性和准确度,能够定量分析微量元素。适用于多种样品类型。
缺点
需要专用设备和经验操作,成本较高。对于某些元素和化合物可干扰。
技术的进展和未来发展趋势
原子吸收光谱法的技术不断发展,提高了灵敏度和分析速度。未来的发展趋 势包括更小型化的仪器、多元素分析和在线监测技术的推广。
总结和要点
• 原子吸收光谱法是一种常用的定量分析方法。 • 不同类型的原子吸收光谱仪器适用于不同的分析需求。 • 样品制备和操作步骤对结果的准确性至关重要。 • 应用领域广泛,包括环境监测、食品安全和药物研发。 • 优点包括高准确度和选择性,缺点包括设备成本和干扰因素。 • 技术的进展将进一步提高分析性能和便捷性。
常见的原子吸收光谱仪器
火焰原子吸收光谱仪
适用于常见金属元素的分析,如 铁、铜和锌。操作简单,常用于 实验室环境。
石墨炉原子吸收光谱仪
适用于痕量金属元素的分析,如 铅和汞。能够提高灵敏度和准确 度,但操作较为复杂。
电感耦合等离子体原子发 射光谱仪
适用于多元素的快速分析,可检 测从微量到痕量的元素含量。具 有高灵敏度和低检测限。
原子吸收光谱定量分析方法
原子吸收定量分析方法一、定量分析方法(P145)⑴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,测定标准系列溶液和待测试样溶液的吸光度,绘制A-c标准曲线,由待测溶液的吸光度值在标准曲线上得到其含量。
(2)标准加入法当试样组成复杂,待测元素含量很低时,应采用标准加入法进行定量分析。
取若干份体积相同的试液(cX),依次按比例加入不同量的待测物的标准溶液(cO):浓度依次为:cX,cX+cO,cX+2cO,cX+3cO,cX+4cO …分别测得吸光度为:AX ,A1 ,A2 ,A3 ,A4 …直线外推法:以对浓度做图得一直线,图中cX点即待测溶液浓度。
(3)稀释法:⑷内标法:在标准试样和被测试样中,分别加入内标元素,测定分析线和内标线的吸光度比,并以吸光度比与被测元素含量或浓度绘制工作曲线。
内标元素的选择:内标元素与被测元素在试样基体内及在原子化过程中具有相似的物理化学性质,样品中不存在,用色谱纯或者已知含量二、灵敏度和检出限(1)灵敏度1、定义:在一定浓度时,测定值(吸光度)的增量(△ A)与相应的待测元素浓度(或质量)的增量(△ c或A m)的比值(即分析校正曲线的斜率)PS:习惯上用特征浓度和特征质量表征灵敏度2、特征浓度定义:能产生1%吸收或产生0.0044吸光度时所对应的被测元素的质量浓度定义为元素的特征浓度3、特征质量定义:能产生1%吸收或产生0.0044吸光度时所对应的被测元素的质量定义为元素的特征质量。
(2)检出限定义:适当置信度下,能检测出的待测元素的最低浓度或最低质量。
用接近于空白的溶液,经若干次重复测定所得吸光度的标准偏差的3倍求得。
(3)测定条件的选择1.分析线的选择每种元素都有几条可供选择使用的吸收线。
一般选待测元素的共振线作为分析线,可以得到最好的灵敏度。
在测量高含量元素时,也可选次灵敏线。
2.单色器光谱通带的选择(调节狭缝宽度)光谱通带的选择以排除光谱干扰和具有一定透光强度为原则。
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:
第6章原子吸收光谱法
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三、原子化器
1.作用
将试样中离子转变成原子蒸气。
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2.原子化方法
(1)火焰法 (2)非火焰法—石墨炉
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3.火焰原子化装置
预混合型火焰原子化
器分为雾化器、预混合 室和缝式燃烧器3个部
原子所发的频率低,反之,则高。与原子质量、温度和谱线
频率有关
D 7.16107 0
T Ar
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(3)压力变宽(劳伦兹变宽,赫鲁兹马克变宽)Δ L
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。随原子区压力增加而增大。 赫鲁兹马克(Holtsmark)变宽(共振变宽):
可见,特征浓度(质量)越小,方法越灵敏!
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2.检出限
在适当置信度下,能检测出的待测元素的最小浓度或最 小量。用空白溶液,经若干次(10-20次)重复测定所得吸 光度的标准偏差的3倍求得。 (1)火焰法
cDL=3SB/Sc (单位:μgml-1 )
(2)石墨炉法
mDL=3SB/Sm (单位:ng或pg )
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(3)石墨炉的优缺点
优点:原子化程度高,试样用量少(1-100μL) ,可测固体及粘稠试样,灵敏度高,检测极限10-12 g/L。
缺点:精密度差,测定速度慢,操作不够简便, 装置复杂。
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5.其他原子化方法(不做要求)
(1)低温原子化方法 (2)冷原子化法
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原子吸收光谱法
atomic absorption spectrometry,AAS
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。
原子吸收光谱的分析方法
定量分析方法
1.校正曲线法
配制一组合适的标准溶液,由 低浓度到高浓度依次喷入火焰 ,将获得的吸光度A数据对应于 浓度c作标准曲线,在相同条件 下测定试样的吸光度A,在标准 曲线上求出对应的浓度值。或 由标准试样数据获得线性方程 ,将试样的吸光度A数据代入计 算。注意在高浓度时,标准曲 线易发生弯曲。
一般选待测元素的共振线作为分析线,测量高浓度时,也可选次灵敏线
(2) 灯电流选择
灯电流过小,光强低且不稳定;灯电流过大,发射线变宽,灵敏度
下降,且影响光源寿命。选择原则:在保证光源稳定且有足够光输出时 ,选用最小灯电流(通常是最大灯电流的1/2~2/3),最佳灯电流通过实 验确定。
(3) 通带(调节狭缝宽度)
b.计算法 设容量瓶A,待测元素浓度cx,吸光度Ax 容量瓶B,待测元素浓度为(cx+cs),吸光度为Ax+s ,可求得被测试液元素的浓度为:
例:用原子吸收分光光度法测定水样中的锌。取1000mL水样加 热浓缩至100mL,吸取25.00mL水样,分别放入两个50.00mL容 量瓶中,其中一个再加入10.00mL(10.0μg·mL-1)锌标准溶液,均 稀释至刻度。分别测得吸光度为0.210和0.686。计算水样中锌的 含量。
解: cZn = Ax·cS /Ax+S-Ax= 0.210 ×10.0 /0.686- 0.210 =4.41 μg/mL
水样中锌的含量: cZn =4.41 × 50.00 × 100/1000 × 25 = 0.822 mg/L
方法评价
(1) 灵敏度(S)——灵敏度(Sensitivity)IUPAC规定,分析标准函数的一次
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
原子吸收光谱法 名词解释
这个方法比较简单,适用于分析线附近,:
原理:锐线光源测定的吸光度值为原子吸收与背景吸收 与背景吸收的总吸光度。连续光源测定的吸光度为背景 吸收。将锐线光源吸光度值减去连续光源吸光度值,即 为校正背景后的被测元素的吸光度值。
6.14 在2500K时,Mg的共振线285.21nm为31S0— 31P1跃迁产生的,请计算其激发态和基态原子数之比。
解:根据Boltzmann分布定律
Ni g E i exp( i ) N0 g0 kT
Ni 2 1 1 4.346 1.602 1019 exp( ) 109 23 N0 2 0 1 1.38 10 2500
本题延伸:若Na原子从32S1/2跃迁到32P1/2和32P3/2 ,计算其 激发态和基态原子数之比 关键是求gi/g0,激发态的统计权重应为gi=gi1+gi2=2+4=6, 即gi/g0=6/2=3。
优点:所测得的背景吸收是待测元素共振线波长处的背 景,而不是在邻近线。因此可以获得真正的背景校正, 校正的准确度及精密度也较高。
缺点:①只适用用于该连续光源辐射较强的波长范围(如氘 灯为210~350nm);②从背景吸收的波长特性来看,用空心阴 极灯作光源时测得的背景吸收是分析波长处的背景(Ab(H) ), 而用氘灯做光源时,测得的是单色器光谱通带内的平均背景 值(Ab(D) ),该值不一定代表分析波长处真正的背景值。所 以 Ab(H)=Ab(D) 的假设是不严格的。当 Ab(H)> Ab(D) 时,产生过度 校正,使分析结果偏低,反之则校正不足,分析结果偏高; ③为了使Ab(D)很小,单色器的光谱通带满足一定的宽度条件。 基体元素的吸收线,光源发射的非吸收线,或吸收灵敏度低 的谱线可能进入光谱通带内。造成背景校正的误差和其他光 源的干扰;④由于使用不同类型的独立光源,二者光斑大小 不一。使得这种方法难以准确校正空间特性很强的石墨炉原 子吸收中的背景吸收信号;⑤只能校正连续背景,不能校正 结构背景。⑥校正能力比较差;⑦信噪比由于使用了分光束 器而降低。
原子吸收光谱分析ppt课件
(AAS)
1.简述 2.方法原理 3.仪器设备 4.火焰原子化法测试的任务参数选择 5.石墨炉原子化法测试的任务参数选择 6.干扰及消除
第一节.简述
1.原子吸收的发现
1802年,伍朗斯顿(W. H. Wollaston)在进展太 阳察看时,发现太阳光谱中存在一些暗线。 夫郎霍费(J. Fraunhofer)在1814~1817年,布鲁 斯特(D. Brewster) 在1820年相继对这些暗线 进展仔细的察看,以为是由于太阳外围较 冷 的气体吸收了太阳光所引起的。
1964年,黄本立等将蔡司Ⅲ型滤光片式 火焰光度计改装为一台简易原子吸收光谱安装, 测定了溶液中的钠,发表了最早的原子吸收光谱 分析的研讨论文。
1965年吴庭照等利用自制的同心型气动 玻璃雾化器、预混合金属层流熄灭器、镁空心阴 极灯,英国Hilger的H-700火焰分光光度计的单色 器、10 cm长不锈钢平头水冷熄灭器的预混合型火 焰原子化器组装了原子吸收光谱仪器。完成了鋰 中微量镁的测定。
4.原子吸收光谱分析的特点
优点: ⑴ 检出限低 火焰原子吸收法的检出限可到达 ng/mL量级,石墨炉原子吸收光谱法的检出限可到 达10-13~10-14g。 ⑵ 选择性好 由于原子吸收是线状吸收,又采用 待测元素特征谱线作为光源,即使在溶液中有多 个元素共存,只需它们不与待测元素产生难原子 化的化合物,就不会产生较大的谱线干扰。加上 吸收谱线比发射谱线少的多,各元素谱线的重叠
鉴于沃尔什在建立和开展原子吸收光谱分析方 面的历史功勋,1991年在挪威卑尔根召开的第27 届国际光谱学大会(CSI)上授予他第一届CSI奖。
Alan Walsh(1916-1998)和他的原子吸收光谱仪
原子吸收光谱分析法知识详解
原子吸收光谱分析法知识详解原子吸收光谱分析法是实验室元素分析最常用的方法之一。
原子吸收光谱分析(又称原子吸收分光光度分析)是基于从光源辐射出待测元素的特征光波,通过样品的蒸汽时,被蒸汽中待测元素的基态原子所吸收,由辐射光波强度减弱的程度,可以求出样品中待测元素的含量。
一、原子吸收光谱的理论基础1、原子吸收光谱的产生在原子中,电子按一定的轨道环绕原子核旋转,各个电子的运动状态是由4个量子数来描述。
不同量子数的电子,具有不同的能量,原子的能量为其所含电子能量的总和。
原子处于完全游离状态时,具有最低的能量,称为基态。
在热能、电能或光能的作用下,基态原子吸收了能量,最外层的电子产生跃迁,从低能态跃迁到较高能态,它就成为激发态原子。
激发态原于很不稳定,当它回到基态时,这些能量以热或光的形式辐射出来,成为发射光谱。
其辐射能量大小,用下列公式示:ΔE=Eq-E0=hv=hc/λ式中:H:普朗克常数,其数值为:6.626*10-23J·S;C:光速(3*105km/s);V、入:分别为发射光的频率和波长;E0、E q:分别代表基态和激发态原子的能量,它们与原子的结构有关。
由于不同元素的原子结构不同,所以一种元素的原子只能发射由其已与Eq决定的特定频率的光。
这样,每一种元素都有其特征的光谱线。
即使同一种元素的原子,它们的Eq也可以不同,也能产生不同的谱线。
原子吸收光谱是源于发射光谱的逆过程。
基态原子只能吸收频率为:υ=(Eq-E0)/h的光,跃迁到高能态Eq。
因此,原子吸收光谱的谱线也取决于元素的原子结构,每一种元素有其特征的吸收光谱线。
原子的电子从基态激发到最接近于基态的激发态,称为共振激发。
当电子从共振激发态跃迁回基态时,称为共振跃迁。
这种振跃迁所发射的谱线称为共振发射线,与此过程相反的谱线称为共振吸收线。
元素的共振吸收线一般有好多条,其测定灵敏度也不同。
在测定时,一般选用灵敏线,但当被测元素含量较高时,也可采用次灵敏线(有些元素有好几条线,有的只有一条,次灵敏线能量太低不能使用)。
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( Atomic Absorption Spectrometry, AAS )
概述
原子吸收光谱法:又称原子吸收分光光度法 根据物质的基态原子蒸气对同类原子的特征辐
射的吸收作用来进行元素定量分析的方法。
原子吸收光谱分析的基本过程:
如欲测定试样中某元素含量,用该元素的锐线光源发射 出特征辐射,试样在原子化器中被蒸发、解离为气态基态 原子,当元素的特征辐射通过该元素的气态基态原子区时, 元素的特征辐射因被气态基态原子吸收而减弱,经过色散 系统和检测系统后,测得吸光度,根据吸光度与被测定元 素的浓度线性关系,从而进行元素的定量分析。
T为绝对温度,Ar为相对原子质量。
温度升高,原子的相对热运动剧烈,热宽 度增大。即使在温度较低时,也比自然宽度要 严重,因此必须引起注意。
AAS的基本原理
劳伦兹(Lorentz)变宽(L或L):
由于原子相互碰撞使能量发生稍微变化。待测 原子和其他原子碰撞,通常L为10-4-10-3,劳伦 兹变宽随外界气体压力的升高而加剧,有称为压 力变宽,随温度的升高谱线变宽呈下降的趋势。
AAS的基本原理
二、原子吸收光谱轮廓与谱线变宽
1.吸收定律
Iv=I0·exp( -Kvl )
I
Alg 0 Iv
0.43K 4vl
I0、 Iv分别是频率为v的入射光和透过光的强 度; Kv为原子蒸气对频率为v的入射光的吸收 系数;l 为原子蒸气的宽度。
AAS的基本原理
2.吸收线的轮廓和变宽
原子结构较分子结构简单,理论上应产生线状 光谱吸收线。 实际上用特征吸收频率左右范围的辐射光照射 时,获得一峰形吸收:具有一定宽度。 透射光强度Iv 和吸收系数Kv与辐射频率v有关. 以Iv与v 作图, 以Kv与 作图:
AAS的特点
(1)检出限低,灵敏度高 火焰原子吸收法的检出限可达到ng·ml-1级,石
墨炉原子吸收法的检出限可达到10-10-10-14g。
(2)准确度好 火焰原子吸收法的相对误差为小于1%,石墨
炉原子吸收法的相对误差一般约为3%-5%。 (3)选择性好
多数情况下,共存元素对被测元素不产生干扰。
AAS的特点
然宽度,它与原子发生能级间跃迁时激发态原子的 平均寿命(10-8-10-5 s)有关,寿命越长,则谱线宽 度就越窄,自然宽度造成的影响与其他因素相比 可以忽略不计。
AAS的基本原理
多普勒变宽(D或D): 由于原子在空间作无规则热运动所引起的谱
线变宽,因而又称为热变宽。
或D7.16 1 070
T Ar
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。
三、基态原子数与原子化温度
在原子化过程中,多数原子处于基态,有部分原子成为 激发态原子。在处于一定条件的热平衡状态下,激发态原 子数Ni与基态原子数N0之间的关系可用波耳兹曼方程表示
Ni gi ex pE(i )
N0 g0
kT
gi和gO分别为激发态和基态的统计权重,Ei表示激发能。
温度越高,Ni/N0值越大。通常原子化火焰温度低于3000K,
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
T=2000K:
N i
g i
exp(
E i
)
N0 g0
kT
2exp(
2.107eV
)
8.618105eVK1 2000K
9.82106
T=3000K:
Ni 5.78104 N0
Ni/N0值小于1%,基态占原子总数的99%以上,可以 用N0代表原子化器中原子总数N。
AAS的基本原理
四、原子吸收法的测量
激发态原子数Ni与基态原子数No之比较小,<1%. 可以用基 态原子数代表待测元素的原子总数N。
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: E i h c 45 . 1 1 8 1e 0 5 3 9 1 s V 6 7 c 3 .0 1 0 n m 1c 0 1 0 n m s m 1 m 2 .1e 0V 7
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
除上述的变宽原因之外,还有电场致宽、 磁场致宽。但在通常原子吸收实验条件下,吸 收线轮廓主要受多普勒变宽和劳伦兹变宽的影 响。当采用火焰原子化器时,劳伦兹变宽为主 要因素;当采用无火焰原子化器时,多普勒变 宽占主要地位。
谱线变宽往往会导致原子吸收分析的灵敏 度下降。
AAS的基本原理
(4)分析速度快 用中元素。 (5)应用范围广
可测定的元素多达70余种,可以测定金属、 非金属和有机化合物。 (6)仪器简单,操作方便
原子吸收光谱法的不足之处:多种元素同时测定尚 有困难,有相当一些元素的测定灵敏度还不能令人满意。
1. 积分吸收测量法
测量气态基态原子 吸收共振线的总能量称 为积分吸收测量法。它 相当于吸收线轮廓下面 所包围的整个面积。
AAS的基本原理
2.峰值吸收测量法
1955年澳大利亚物理学家沃尔士提出采用锐 线光源,测量吸收线的峰值吸收。