原子吸收光谱法演示精品PPT课件
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
14
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。
15
德国耶拿公司
连续光源：高聚焦短弧氙灯 分辨率：2pm（10-12m） 价格：80多万人民币左右（普通：60万） 光源价格：1万人民币左右
16
2、原子化器
作用
将试样中待测组分转变成原子蒸气。
原子化方法
火焰法 高温原子化 无火焰法—电热高温石墨管 冷原子化
20
（3）火焰 作用：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。 分区：焰心（发射强的分子带和自由基，很少用于分析）、
内焰（基态原子最多，为分析区）和外焰（火焰内部 生成的氧化物扩散至该区并进入环境）。
燃烧速度：混合气着火点向其它部分的传播速度。当供气速 度大于燃烧速度时，火焰稳定。但过大则导致火 焰不稳或吹熄火焰，过小则可造成回火。
第七章 原子吸收分光光度法
1
一、概 述
2
1、定义 原子吸收分光光度法（AAS）
（atomic absorption spectrophotometry ） 基于气态的基态原子在某特定波长光的辐射
下、原子外层电子对光的特征吸收这一现象建 立起来的光谱分析方法。(位于紫外可见区）
3
光源 分光系统
样品池
O2 900-1400 2550-2933 高燃烧速度，高温，但不易控制
N2O ~390
~2880 高温，适于难分解氧化物的原子化
低温，适于易解离的元素，如碱金
Air
~82
~2198 属和碱土金属。
22
石墨炉原子化器
——电源、保护系统和石墨管三部分。
23
电源：10~25V，500A。用于产生高温。
多的能量而处于激发态，据热力学原理，当在一定温度下处
于热力学平衡时，激发态原子数与基态原子数之比服从
Boltzmann 分配定律：
Nj
P e j
E j E0 kT
Pj
E
e kT
Pj
hv
e kT
N0
P0
P0
P0
Nj/N0 的大小主要与“波长” 及“温度”有关：
温度越高， Nj/N0值越大；
相同温度下，电子跃迁能级差(Ej-E0)越小， Nj/N0越大。
3050-3160
高温火焰，可作上述火焰的补充， 用于其它更难原子化的元素
Байду номын сангаас
高温火焰，具强还原性（可使难分
N2O 160-285 2600-2990 解的氧化物原子化），可用于多达 70
多种元素的测定。
Air
300-440
2000-2318
较低温氧化性火焰，适于共振线位 于短波区的元素（As-Se-Sn-Zn）
延长原子停留时间，提高灵敏度； 净化：样品测定完成，高温去残渣，净化石墨管。
25
低温原子化（化学原子化）
1）冷原子吸收法（汞蒸气原子化——测汞仪）
将试样中汞的化合物以还原剂（如SnCl2）还原为汞蒸
气，并通过Ar 或N2 将其带入吸收池进行测定。 2）氢化物原子化
在一定酸度条件下，将将试样以还原剂（NaBH4）还原
5
二、基 本 原 理
6
1、共振线和吸收线
吸收线： 基态任一允许的激发态的跃迁所吸收的辐射能量。 例：Na:588.996nm, 589.593nm等
共振线：（第一共振吸收线） 基态第一激发态（能量最低激发态）所吸收的一定频率 的辐射能量。
7
2、基态原子与被测元素含量的关系
待测元素在进行原子化时，其中必有一部分原子吸收了较
8
实际工作中T<3000K, Ej-E0 <600nm Nj / N0 均小于0.1％, Nj
与N0 相比可勿略不计，N0 可认为就是吸收辐射的原子总数。 如果被测元素在原子化过程中转变成原子的效率保持不变， 则在基态原子数N0与被测元素的含量c呈正比关系：
N0 k 'c
9
3、原子吸收的测量
I0
火焰温度：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。
21
燃气 C2H2 C2H2
C2H2
H2 H2 H2 丙烷
助燃气
燃烧速度 /cm.s-1
温度/oC
特点
Air
158-266
2100-2500
温度较高，最常用（稳定、噪声小、 重现性好，可测定 30 多种元素）
O2
1100-2480
保护系统： 保护气（Ar）分成两路 管外气——防止空气进入，保护石墨管不被氧 化、烧蚀。 管内气——流经石墨管两端及加样口，可排出 空气并驱除加热初始阶段样品产生 的蒸汽 冷却水——金属炉体周围通水，以保护炉体。
24
原子化过程
干燥：去除溶剂，防样品溅射； 灰化：使基体和有机物尽量挥发除去；
原子化：待测物化合物分解为基态原子，此时停止通 Ar，
特点： (1)采用锐线光源 (2)单色器在火焰（原子化器）与检测器之间 (3)原子化系统
13
1、光源（锐线光源）
提供待测元素的特征光谱。 空心阴极灯（HCL)
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---轰击阴击---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
检测系统 显示系统
紫外可见分光光度法分析过程图
光源 原子化器 分光系统 检测系统 显示系统
试样 原子吸收分光光度法分析过程图
4
2、发展历史 1802年，发现原子吸收现象； 1955年，Australia 物理学家Walsh A发表
论文 《原子吸收光谱法在分析化学中的应用》 将该现象应用于分析；
60年代中期发展最快。
17
火焰原子化器
——雾化器、燃烧器、火焰
18
（1）雾化器
要求：稳定、雾粒细而均匀、雾化效率高、适应性高（可 用于不同比重、不同粘度、不同表面张力的溶液）。
作用：将试样溶液雾化，使之在火焰中能产生较多且稳定 的基态原子。
结构如图所示
主要缺点：雾化效率低。
19
（2）燃烧器：
作用：产生火焰并使试样蒸发和原子化的装置。 有单缝和三缝两种形式，其高度和角度可调（让光通过 火焰适宜的部位并有最大吸收）。 燃烧器质量主要由燃烧狭缝的性质和质量决定（光程、 回火、堵塞、耗气量）。
原子蒸汽
L
It
It I 0 exp(kvcL)
A log I t I0
0.4343K cL
10
三、原子吸收分光光度计
11
光源 分光系统
样品池
检测系统 显示系统
紫外可见分光光度法分析过程图
光源 原子化器 分光系统 检测系统 显示系统
试样 原子吸收分光光度法分析过程图
12
原子吸收分光光度计基本流程
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。
15
德国耶拿公司
连续光源：高聚焦短弧氙灯 分辨率：2pm（10-12m） 价格：80多万人民币左右（普通：60万） 光源价格：1万人民币左右
16
2、原子化器
作用
将试样中待测组分转变成原子蒸气。
原子化方法
火焰法 高温原子化 无火焰法—电热高温石墨管 冷原子化
20
（3）火焰 作用：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。 分区：焰心（发射强的分子带和自由基，很少用于分析）、
内焰（基态原子最多，为分析区）和外焰（火焰内部 生成的氧化物扩散至该区并进入环境）。
燃烧速度：混合气着火点向其它部分的传播速度。当供气速 度大于燃烧速度时，火焰稳定。但过大则导致火 焰不稳或吹熄火焰，过小则可造成回火。
第七章 原子吸收分光光度法
1
一、概 述
2
1、定义 原子吸收分光光度法（AAS）
（atomic absorption spectrophotometry ） 基于气态的基态原子在某特定波长光的辐射
下、原子外层电子对光的特征吸收这一现象建 立起来的光谱分析方法。(位于紫外可见区）
3
光源 分光系统
样品池
O2 900-1400 2550-2933 高燃烧速度，高温，但不易控制
N2O ~390
~2880 高温，适于难分解氧化物的原子化
低温，适于易解离的元素，如碱金
Air
~82
~2198 属和碱土金属。
22
石墨炉原子化器
——电源、保护系统和石墨管三部分。
23
电源：10~25V，500A。用于产生高温。
多的能量而处于激发态，据热力学原理，当在一定温度下处
于热力学平衡时，激发态原子数与基态原子数之比服从
Boltzmann 分配定律：
Nj
P e j
E j E0 kT
Pj
E
e kT
Pj
hv
e kT
N0
P0
P0
P0
Nj/N0 的大小主要与“波长” 及“温度”有关：
温度越高， Nj/N0值越大；
相同温度下，电子跃迁能级差(Ej-E0)越小， Nj/N0越大。
3050-3160
高温火焰，可作上述火焰的补充， 用于其它更难原子化的元素
Байду номын сангаас
高温火焰，具强还原性（可使难分
N2O 160-285 2600-2990 解的氧化物原子化），可用于多达 70
多种元素的测定。
Air
300-440
2000-2318
较低温氧化性火焰，适于共振线位 于短波区的元素（As-Se-Sn-Zn）
延长原子停留时间，提高灵敏度； 净化：样品测定完成，高温去残渣，净化石墨管。
25
低温原子化（化学原子化）
1）冷原子吸收法（汞蒸气原子化——测汞仪）
将试样中汞的化合物以还原剂（如SnCl2）还原为汞蒸
气，并通过Ar 或N2 将其带入吸收池进行测定。 2）氢化物原子化
在一定酸度条件下，将将试样以还原剂（NaBH4）还原
5
二、基 本 原 理
6
1、共振线和吸收线
吸收线： 基态任一允许的激发态的跃迁所吸收的辐射能量。 例：Na:588.996nm, 589.593nm等
共振线：（第一共振吸收线） 基态第一激发态（能量最低激发态）所吸收的一定频率 的辐射能量。
7
2、基态原子与被测元素含量的关系
待测元素在进行原子化时，其中必有一部分原子吸收了较
8
实际工作中T<3000K, Ej-E0 <600nm Nj / N0 均小于0.1％, Nj
与N0 相比可勿略不计，N0 可认为就是吸收辐射的原子总数。 如果被测元素在原子化过程中转变成原子的效率保持不变， 则在基态原子数N0与被测元素的含量c呈正比关系：
N0 k 'c
9
3、原子吸收的测量
I0
火焰温度：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。
21
燃气 C2H2 C2H2
C2H2
H2 H2 H2 丙烷
助燃气
燃烧速度 /cm.s-1
温度/oC
特点
Air
158-266
2100-2500
温度较高，最常用（稳定、噪声小、 重现性好，可测定 30 多种元素）
O2
1100-2480
保护系统： 保护气（Ar）分成两路 管外气——防止空气进入，保护石墨管不被氧 化、烧蚀。 管内气——流经石墨管两端及加样口，可排出 空气并驱除加热初始阶段样品产生 的蒸汽 冷却水——金属炉体周围通水，以保护炉体。
24
原子化过程
干燥：去除溶剂，防样品溅射； 灰化：使基体和有机物尽量挥发除去；
原子化：待测物化合物分解为基态原子，此时停止通 Ar，
特点： (1)采用锐线光源 (2)单色器在火焰（原子化器）与检测器之间 (3)原子化系统
13
1、光源（锐线光源）
提供待测元素的特征光谱。 空心阴极灯（HCL)
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---轰击阴击---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
检测系统 显示系统
紫外可见分光光度法分析过程图
光源 原子化器 分光系统 检测系统 显示系统
试样 原子吸收分光光度法分析过程图
4
2、发展历史 1802年，发现原子吸收现象； 1955年，Australia 物理学家Walsh A发表
论文 《原子吸收光谱法在分析化学中的应用》 将该现象应用于分析；
60年代中期发展最快。
17
火焰原子化器
——雾化器、燃烧器、火焰
18
（1）雾化器
要求：稳定、雾粒细而均匀、雾化效率高、适应性高（可 用于不同比重、不同粘度、不同表面张力的溶液）。
作用：将试样溶液雾化，使之在火焰中能产生较多且稳定 的基态原子。
结构如图所示
主要缺点：雾化效率低。
19
（2）燃烧器：
作用：产生火焰并使试样蒸发和原子化的装置。 有单缝和三缝两种形式，其高度和角度可调（让光通过 火焰适宜的部位并有最大吸收）。 燃烧器质量主要由燃烧狭缝的性质和质量决定（光程、 回火、堵塞、耗气量）。
原子蒸汽
L
It
It I 0 exp(kvcL)
A log I t I0
0.4343K cL
10
三、原子吸收分光光度计
11
光源 分光系统
样品池
检测系统 显示系统
紫外可见分光光度法分析过程图
光源 原子化器 分光系统 检测系统 显示系统
试样 原子吸收分光光度法分析过程图
12
原子吸收分光光度计基本流程