内蒙古大学：《分析化学》课程教学资源（PPT课件）第六章 原子吸收分析法 第一节 原子吸收分析原理

第六章 原子吸收分光 一、共振线 光度分析法 二、基态原子数与原 子化温度 第一节基本原理 三、定量基础 下页 耀助 越热回

第六章 原子吸收分光 光度分析法 一、共振线 二、基态原子数与原 子化温度 第一节 基本原理 三、定量基础

共振线 回 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。 产生共振吸收线 (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， 基态→第一激发态： 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)利用特征谱线可以进行定量分析。 下页 返回

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。 产生共振吸收线（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， 基态→第一激发态: 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）利用特征谱线可以进行定量分析

3.吸收峰形状 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 吸收线轮廓 吸收线轮廓与半宽度 时，获得一峰形吸收（具 表征吸收线轮廓（峰）的参数： 有一定宽度)。 中心频率v。(峰值频率)； ◆由：I=Ioeb,透射 最大吸收系数对应的频率或 光强度I和吸收系数及 波长； 辐射频率有关。 中心波长：2(nm) 半宽度：△% 以K,与v作图： 页 返回

3.吸收峰形状  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）。 由：It=I0e -Kvb ， 透射 光强度 It和吸收系数及 辐射频率有关。 以Kv与 作图： 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或 波长； 中心波长：λ(nm) 半宽度：ΔO

吸收峰变宽原因： 照射光具有一定的宽度。 品 多普勒变宽（温度变宽）AV, 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），则在观察者看来，其频率较静止 原子所发的频率低，反之，高。 △V,=7.162×10-7.V M 劳伦兹变宽，赫鲁兹马克变宽（碰撞变宽）△V 由于原子相互碰撞使能量发生稍微变化。 劳伦兹变宽：待测原子和其他原子碰撞。 赫鲁兹马克变宽：同种原子碰撞。 在一般分析条件下△V为主。 下页 回

吸收峰变宽原因：  照射光具有一定的宽度。  多普勒变宽（温度变宽） ΔVo 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），则在观察者看来，其频率较静止 原子所发的频率低，反之，高。  劳伦兹变宽，赫鲁兹马克变宽（碰撞变宽）ΔVL 由于原子相互碰撞使能量发生稍微变化。 劳伦兹变宽：待测原子和其他原子碰撞。 赫鲁兹马克变宽：同种原子碰撞。 在一般分析条件下ΔVo为主。 M T V V0 7  D = 7.16210  −

4.积分吸收和峰值吸收 钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光谱通带0.2nm。而原 子吸收线的半宽度：103nm。如图所示： 若用一般光源照射时，吸收 光的强度变化仅为0.5%。灵敏 度极差 nm 若将原子蒸气吸收的全部能 量，即谱线下所围面积测量出 2X101 nm (积分吸收)。则是一种绝对 测量方法，现在的分光装置无 nm 法实现。 +00 连续光源·与原子吸收线口 πei K.dv 的通带宽度对比示意图 mc ●● 下页 返回

4.积分吸收和峰值吸收 钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光谱通带0.2nm。而原 子吸收线的半宽度：10-3nm。如图所示： 若用一般光源照射时，吸收 光的强度变化仅为0.5%。灵敏 度极差 若将原子蒸气吸收的全部能 量，即谱线下所围面积测量出 （积分吸收）。则是一种绝对 测量方法，现在的分光装置无 法实现。 N f mc e K dv v 0 2  =  +  −

5.锐线光源 在原子吸收分析中需要使用锐线光源。 何为锐线光源？ (1)光源的发射线与吸收线的V。一致。 (2) 发射线的△Vi2小于吸收线的△Vi2 吸收线 空心阴极灯： 可发射锐线光源。 △a △<ΔMa 峰值吸收 发射线 上页 下页 返回

5.锐线光源 在原子吸收分析中需要使用锐线光源。 何为锐线光源？ （1）光源的发射线与吸收线的V0一致。 （2）发射线的ΔV1/2小于吸收线的ΔV1/2。 空心阴极灯: 可发射锐线光源

基态原子数与原子化温度 原子吸收光谱是利用待测元素的原子蒸气中基态原子 与共振线吸收之间的关系来测定的。 需要考虑原子化过程中，原子蒸气中基态原子与待测元 素原子总数之间的定量关系。为什么？ 热力学平衡时： N,P, Eo-Ej -4E -hv P kT -e kr e kT No Po Po P 上式中P和P。分别为激发态和基态的统计权重，激发态 原子数N,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。公式右边除温度T外，都是常 数。T一定，比值一定。 返回

二、基态原子数与原子化温度 原子吸收光谱是利用待测元素的原子蒸气中基态原子 与共振线吸收之间的关系来测定的。 需要考虑原子化过程中，原子蒸气中基态原子与待测元 素原子总数之间的定量关系。为什么？ 热力学平衡时： 上式中Pj和PO分别为激发态和基态的统计权重，激发态 原子数Nj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。公式右边除温度T外，都是常 数。T 一定，比值一定。 kT h j kT E j kT E E j j e P P e P P e P P N N − j − −  − = = = 0 0 0 0 0

三、定量基础 Ko K I =loe-k.b 当使用锐线光源时，可用K代替K,则： 4=电子=0434kb=04342h2 No'f.b △vD mc f振子强度，常数。峰值吸收系数： K=04342血2cN/ △yD mc A=k Nob; N∝No∝c (N激发态原子数，W基态原子数，c待测元素浓度) 所以：A=lg(Io/0=K'c 下页 返回

三、定量基础 f 振子强度，常数。峰值吸收系数： 当使用锐线光源时，可用K0代替Kv，则： A = k N0 b； N0 ∝N∝c （ N0激发态原子数，N基态原子数，c 待测元素浓度） 所以：A=lg(IO/I)=K' c N f b v m c K b I I A D    = =  = 0 2 0 0 2 π ln 2 e lg 0.434 0.434 K b t I I e −  =  0 N f v mc K D   = 0 2 0 2 π ln 2 e 0.434

内容选择： 第一节基本原理 第二节原子吸收光谱仪 第三节测定条件选择与定量分析方法 第四节王扰及其消除 结枣 上页 返回

内容选择： 第一节 基本原理 第二节 原子吸收光谱仪 第三节 测定条件选择与定量分析方法 第四节 干扰及其消除 结束