13 原子吸收分光光度法（课件）- 《分析化学》同步教学（华中科大版）

第十三章 原子吸收分光光度法 1 2.熟悉 原子吸收分光光度法实验条件的选择和消除干扰的方法 3.了解 原子吸收分光光度法吸收线变宽的原因和及分光光度计 原子吸收分光光度法的基本原理及其定量分析方法 1.掌握 章节目标 原子吸收分光光度法 (atomic absorption spectrophotometry) 根据蒸气相中被测元素的基态原子对特征辐射的吸收来测定试样中该元素含量的方法。 特点： 准确度高、灵敏度高、选择性好、测量范围广。 第一节 原子吸收分光光度法的基本原理 光谱项(spectral term) 描述核外原子量子能级的形式 n M LJ 主量子数 （价电子所处电子层） 光谱项的多重性 （分裂能级数目） 总角量子数 （电子的轨道形状，相应的符号： S、P、D等） 内量子数（光谱支项） 原子能级图 光谱学中将原子所有各种可能的能级状态用图解形式表示。 纵坐标 原子的能量E，单位是电子伏特(eV)或波数(cm-1)。 横线 用光谱支项表示原子实际所处的能级。 原子从基态激发到能量最低的激发态（称为第一激发态），为共振激发，产生的谱线称为共振吸收线（ Resonance absorption line ）。 共振线是元素所有谱线中最灵敏的谱线。常用元素最灵敏的第一共振吸收线作为分析线。原子吸收线一般位于光谱的紫外区和可见区。 原子在各能级的分布 理论研究和实验观测表明，在热平衡状态时，激发态原子数Nj与基态原子数No的关系可用玻尔兹曼 （Boltzmann）方程表示 一般在原子化温度（＜3000K）大多数元素的最 强共振线都低于600nm， Nj/ No值绝大部分在10-3（＜1%）即Nj 与No相比，激发态原子数可以忽略 。 原子吸收线 原子吸收光谱和紫外-可见分子吸收光谱区别 （a）原子吸收分析法 （b）紫外-可见吸收分析法 原子吸收线的轮廓和变宽 若将吸收系数Kv 对频率v 作图，称为原子吸收线的轮廓。 若将透过光强 (I0) 对频率v 作图由图可见在中心频率处透过光强度最小。（红线表示部分） 半宽度(half width) 指中心频率( )的吸收系数一半处谱线轮廓上两点之间的频率差。吸收线的半宽度主要受下列因素的影响 分两类： 由原子本身的性质决定,如谱线的自然宽度和同位素效应。 由外界影响引起，如热变宽、压力变宽、电场变宽、磁场变宽、自吸变宽等。 自然宽度（natural width ， ） 在无外界影响下，谱线固有的宽度。激发态原子的寿命愈短，吸收线的自然宽度愈宽。多数情况下，可忽略不计。 多普勒变宽（Doppler broadening， ） 由无规则的热运动产生，所以又称为热变宽，是谱线变宽的主要因素。 测定的温度越高，被测元素的原子质量越小，原子的相对热运动越剧烈，热变宽越大。 压力变宽 (pressure broadening) 由于吸光原子与蒸气原子相互碰撞而引起能级稍微变化，发射或吸收光量子频率改变而导致的变宽。 赫鲁茲马克变宽（Holtsmark broadening， ） 同种原子间碰撞引起的谱线变宽，它随试样原子蒸气浓度增加而增加，又称共振变宽。 劳沦茨变宽（Lorentz broadening， ） 同种原子间碰撞引起的谱线变宽，它随试样原子蒸气浓度增加而增加，又称共振变宽。 原子吸收值与原子浓度的关系 积分吸收(integrated absorption) 透过光强度服从Lambert定律，数学表达式为 在原子吸收光谱分析中，把测量气态原子吸收共振线的总能量称为积分吸收。 是指在原子吸收光谱中,原子蒸气所吸收的全部能量,即一条吸收曲线下面所包括的整个面积。积分吸收与基态原子数的关系式为： 积分吸收系数Kv ∝ 基态原子数N 这是原子吸收法的重要理论基础，如能准确测量积分吸收，即可求得原子浓度。 峰值吸收法(peak absorption) 采用锐线光源，通过测定吸收线中心频率的峰值吸收系数计算待测元素的原子数。 峰值吸收测量的吸光度与试样中被测组分的浓度呈线性 用峰值吸收代替积分吸收进行定量的必要条件 锐线光源的发射线与原子吸收线的中心频率完全一致。 锐线光源发射线的半宽度比吸收线的半宽度更窄，一般为吸收线半宽度的1/5～1/10 。 第二节 原子吸收分光光度计 A800原子吸收