第六章 原 子 吸 收 光 谱 法
Atomic Absorption Spectrometry (AAS)
原子吸收光谱法是以测量 气态基态原子外层电子对 共振线 的吸收 为基础的分析方法。
共振线,电子从 基态 跃迁至 第一激发态 时，
要吸收一定频率的光，它再跃迁回基态时，发出同样频率的光（谱线），这种谱线称为 共振发射线,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 。
对于大多数元素,共振线就是灵敏线。
6.1 原子吸收光谱的基本原理
6.1 原子吸收光谱的基本原理定性分析,每种原子只能激发到它特定的激发态,所以每种原子所能吸收的光量子的能量是特定的,即被吸收的光谱的波长特定 。 基于物质特定吸收的光谱的波长来进行定性分析 。
定量分析,基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线的吸收作用来进行定量分析。
6.2 原子吸收光谱的谱线轮廓与谱线变宽原子吸收是由 基态原子对共振线 的吸收而得到的,对于一条原子吸收线,由于谱线有一定的宽度,所以可以看成是由极为精细的许多频率相差甚小的光波组成的,有 谱线轮廓 。
K0
1/2K0
发射线吸收线
0
Δ? Δ?为谱线半宽度,10－ 3－ 10－
2nm
0为中心频率
6.2 原子吸收光谱的谱线轮廓与谱线变宽谱线变宽的原因,
A.自然变宽,与激发态原子的平均寿命有关,
平均寿命越长,谱线宽度越窄 。 不同谱线有不同的自然宽度,多数情况下约为 10-5nm数量级 。
B.多普勒变宽,又称热变宽,由于原子在空间做无规则热运动所致 。 由于热运动导致多普勒效应,使观测者接受到很多频率稍有不同的光,于是产生谱线变宽 。 一般可达 10-3nm,是谱线变宽的主要因素 。
6.2 原子吸收光谱的谱线轮廓与谱线变宽
C.压力变宽,又称碰撞变宽,由于吸光原子与蒸气中原子或分子相互作用而引起的能级稍微变化,使发射或吸收光量子频率改变而导致的谱线变宽 。 压力变宽通常随压力增大而增大 。
一般的情况下，谱线的宽度可以认为主要是由于 多普勒效应 与 压力变宽 两个因素引起的。
6.3 原子吸收光谱的定量分析
A = KCL
在一定的条件下，吸光度与待测溶液的浓度的关系遵循 朗伯 -比尔定律 。
6.4 原子吸收光谱仪
A.光源,空心阴极灯、无极放电灯等对 AAS光源的要求：
a） 发射稳定的共振线,且为锐线；
b） 强度大,没有或只有很小的连续背景；
c） 操作方便,寿命长 。
空心阴极灯无极放电灯
6.4 原子吸收光谱仪
B,原子化器,火焰和非火焰原子化器火焰原子化器,
选择火焰时须考虑火焰本身对光的吸收,
元素特性 。
火焰成分,
空气 — 乙炔焰,常用,短波紫外区有吸收乙炔 — 氧化二氮,温高,难原子化元素适用
6.4 原子吸收光谱仪火焰原子化器由以下 四个部分 组成,
喷雾器,将试液变成细雾雾化器,除去大雾滴,与燃气充分混合燃烧器,干燥,熔化,蒸发,离解火 焰火焰原子化器
6.4 原子吸收光谱仪非火焰原子化器 — 石墨炉三个组成部分：
电源,低电压,大电流炉体,水冷外套石墨管操作程序,干燥,灰化,原子化,去残渣优点,注入的试样几乎全部原子化,原子化率高缺点,重现性较差 。
石墨炉
6.4 原子吸收光谱仪
C 分光系统,光栅
D 检测系统,光电倍增管单道单光束单道双光束
6.5 实验技术
6.5.1 工作条件的选择灯电流,吸收线,火焰成分,石墨炉升温程序
6.5.2 消除干扰物理干扰,电离,粘度消除,改变火焰,加添加剂,稀释化学干扰,难离解化合物,络合物,电离消除,分离,标准加入,加添加剂光谱干扰,来自光源和原子化器消除,减小狭缝宽度,换灯,改变火焰,更换谱线 。
Atomic Absorption Spectrometry (AAS)
原子吸收光谱法是以测量 气态基态原子外层电子对 共振线 的吸收 为基础的分析方法。
共振线,电子从 基态 跃迁至 第一激发态 时，
要吸收一定频率的光，它再跃迁回基态时，发出同样频率的光（谱线），这种谱线称为 共振发射线,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 。
对于大多数元素,共振线就是灵敏线。
6.1 原子吸收光谱的基本原理
6.1 原子吸收光谱的基本原理定性分析,每种原子只能激发到它特定的激发态,所以每种原子所能吸收的光量子的能量是特定的,即被吸收的光谱的波长特定 。 基于物质特定吸收的光谱的波长来进行定性分析 。
定量分析,基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线的吸收作用来进行定量分析。
6.2 原子吸收光谱的谱线轮廓与谱线变宽原子吸收是由 基态原子对共振线 的吸收而得到的,对于一条原子吸收线,由于谱线有一定的宽度,所以可以看成是由极为精细的许多频率相差甚小的光波组成的,有 谱线轮廓 。
K0
1/2K0
发射线吸收线
0
Δ? Δ?为谱线半宽度,10－ 3－ 10－
2nm
0为中心频率
6.2 原子吸收光谱的谱线轮廓与谱线变宽谱线变宽的原因,
A.自然变宽,与激发态原子的平均寿命有关,
平均寿命越长,谱线宽度越窄 。 不同谱线有不同的自然宽度,多数情况下约为 10-5nm数量级 。
B.多普勒变宽,又称热变宽,由于原子在空间做无规则热运动所致 。 由于热运动导致多普勒效应,使观测者接受到很多频率稍有不同的光,于是产生谱线变宽 。 一般可达 10-3nm,是谱线变宽的主要因素 。
6.2 原子吸收光谱的谱线轮廓与谱线变宽
C.压力变宽,又称碰撞变宽,由于吸光原子与蒸气中原子或分子相互作用而引起的能级稍微变化,使发射或吸收光量子频率改变而导致的谱线变宽 。 压力变宽通常随压力增大而增大 。
一般的情况下，谱线的宽度可以认为主要是由于 多普勒效应 与 压力变宽 两个因素引起的。
6.3 原子吸收光谱的定量分析
A = KCL
在一定的条件下，吸光度与待测溶液的浓度的关系遵循 朗伯 -比尔定律 。
6.4 原子吸收光谱仪
A.光源,空心阴极灯、无极放电灯等对 AAS光源的要求：
a） 发射稳定的共振线,且为锐线；
b） 强度大,没有或只有很小的连续背景；
c） 操作方便,寿命长 。
空心阴极灯无极放电灯
6.4 原子吸收光谱仪
B,原子化器,火焰和非火焰原子化器火焰原子化器,
选择火焰时须考虑火焰本身对光的吸收,
元素特性 。
火焰成分,
空气 — 乙炔焰,常用,短波紫外区有吸收乙炔 — 氧化二氮,温高,难原子化元素适用
6.4 原子吸收光谱仪火焰原子化器由以下 四个部分 组成,
喷雾器,将试液变成细雾雾化器,除去大雾滴,与燃气充分混合燃烧器,干燥,熔化,蒸发,离解火 焰火焰原子化器
6.4 原子吸收光谱仪非火焰原子化器 — 石墨炉三个组成部分：
电源,低电压,大电流炉体,水冷外套石墨管操作程序,干燥,灰化,原子化,去残渣优点,注入的试样几乎全部原子化,原子化率高缺点,重现性较差 。
石墨炉
6.4 原子吸收光谱仪
C 分光系统,光栅
D 检测系统,光电倍增管单道单光束单道双光束
6.5 实验技术
6.5.1 工作条件的选择灯电流,吸收线,火焰成分,石墨炉升温程序
6.5.2 消除干扰物理干扰,电离,粘度消除,改变火焰,加添加剂,稀释化学干扰,难离解化合物,络合物,电离消除,分离,标准加入,加添加剂光谱干扰,来自光源和原子化器消除,减小狭缝宽度,换灯,改变火焰,更换谱线 。
