哈尔滨商业大学：《分析化学》课程PPT教学课件（工科专业仪器分析）第四章 原子吸收分光光度法

第四章原子吸收分光光度 法 给雨渭商業大孕 HARBIN LNTVERSITY OP COMMERCE

第四章 原子吸收分光光度 法

第一节概述 原子吸收光谱分析(Atomic Absorption Spectrometry,AAS)又称原子吸收分光光度分析。 原子吸收光谱分析是基于试样蒸气相中被测元 素的基态原子对由光源发出的该原子的特征性窄频 辐射产生共振吸收，其吸光度在一定范围内与蒸气 相中被测元素的基态原子浓度成正比，以此测定试· 样中该元素含量的一种仪器分析方法。 冷酒演商常大是 HARBIN LNTVERSTTY OF COMMERCE

第一节 概述 原子吸收光谱分析（Atomic Absorption Spectrometry, AAS）又称原子吸收分光光度分析。 原子吸收光谱分析是基于试样蒸气相中被测元 素的基态原子对由光源发出的该原子的特征性窄频 辐射产生共振吸收，其吸光度在一定范围内与蒸气 相中被测元素的基态原子浓度成正比，以此测定试 样中该元素含量的一种仪器分析方法

第二节基本原理 一、 原子吸收光谱的产生 基态原子吸收其共振辐射，外层电子由基 态跃迁至激发态而产生原子吸收光谱。原子 吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区。 给雨渭商業大孕 HARBIN LNTVERSITY OP COMMERCE

第二节 基本原理 一、原子吸收光谱的产生 基态原子吸收其共振辐射，外层电子由基 态跃迁至激发态而产生原子吸收光谱。原子 吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区

二、原子吸收光谱的谱线轮廓 原子吸收光谱线并不是严格地几何意义上的线 (几何线无宽度)，而是有相当窄的频率或波长范 围，即有二定的宽度。一束不同频率强度为0的平 行光通过厚度为的原子蒸气，一部分光被吸收，透 过光的强度服从吸收定律 1=I6exp(-kvD) (4.1) 式中k是基态原子对频率为V的光的吸收系数。不 同元素原子吸收不同频率的光，透过光强度对吸收 光频率作图， 宏酒演商常大是 HARBIN LNIVERSTTY OF COMMERCE

二、 原子吸收光谱的谱线轮廓 原子吸收光谱线并不是严格地几何意义上的线 （几何线无宽度），而是有相当窄的频率或波长范 围，即有一定的宽度。一束不同频率强度为I0的平 行光通过厚度为l的原子蒸气，一部分光被吸收，透 过光的强度Iv服从吸收定律 Iv = I0·exp(-kvl) (4.1) 式中kv是基态原子对频率为v的光的吸收系数。不 同元素原子吸收不同频率的光，透过光强度对吸收 光频率作图

L,与y的关系 吸收线轮廓与半宽度 图4.1w与v的关系 图4.2原子吸收光谱轮廓图 疮潮清月業大孕 HARBIN LNTVERSITY OP COMMERCE

图 4.1 Iv与v的关系 图 4.2 原子吸收光谱轮廓图

1、自然宽度 ·没有外界影响，谱线仍有一定的宽度称为自· 然宽度。它与激发态原子的平均寿命有关， “平均寿命愈长，谱线宽度愈窄。不同谱线有 ,不同的自然宽度，在多数情况下约为10一 5nm数量级。 给酒渭商業大是 HARBIN LNTVERSTTY OF COMMERCE

1、自然宽度 没有外界影响，谱线仍有一定的宽度称为自 然宽度。它与激发态原子的平均寿命有关， 平均寿命愈长，谱线宽度愈窄。不同谱线有 不同的自然宽度，在多数情况下约为10— 5nm数量级

2、Doppler(多普勒)变宽 "通常在原子吸收光谱法测定条件下，Doppler 变宽是影响原子吸收光谱线宽度的主要因素。 “Doppler宽度是由于原子热运动引起的，又称为热 变宽。从物理学中可知，无规则热运动的发光的原 ·子运动方向背离检测器，则检测器接收到的光的频 率较静止原子所发的光的频率低。反之，发光原子 ·向着检测器运动，检测器接受光的频率较静止原子 发的光频率高，这就是Doppler效应。 2Vo AVD 2(In 2)RT A (4.35) 疮潮清月業大孕 HARBIN LNTVERSITY OP COMMERCE

2、Doppler（多普勒）变宽 通常在原子吸收光谱法测定条件下，Doppler 变宽是影响原子吸收光谱线宽度的主要因素。 Doppler宽度是由于原子热运动引起的，又称为热 变宽。从物理学中可知，无规则热运动的发光的原 子运动方向背离检测器，则检测器接收到的光的频 率较静止原子所发的光的频率低。反之，发光原子 向着检测器运动，检测器接受光的频率较静止原子 发的光频率高，这就是Doppler效应。 r 0 D A 2(ln 2)RT c 2v v = (4.35)

3、压力变宽 当原子吸收区气体压力变大时，相互碰撞引起的 变宽是不可忽略的。原子之间的相互碰撞导致激发态 原子平均寿命缩短，引起谱线变宽。根据与其碰撞的 原子不同，又可分为Lorentz变宽及Holtsmark变宽两 种。Lorentz(劳伦茨)变宽是指被测元素原子和其. 它种粒子碰撞引起的变宽，它随原子区内气体压力增 大和温度升高而增大。Holtsmark(赫鲁兹马克)变 宽是指和同种原子碰撞而引起的变宽，也称为共振变 宽。只有在被测元素浓度高时才起作用，在原子吸收 法中可忽略不计。Lorentz变宽与Doppler变宽有相同 的数量级，也可达10-3nm。 给源渭商業大是 HARBIN LNIVERSTTY OF COMMERCE

3、 压力变宽 当原子吸收区气体压力变大时，相互碰撞引起的 变宽是不可忽略的。原子之间的相互碰撞导致激发态 原子平均寿命缩短，引起谱线变宽。根据与其碰撞的 原子不同，又可分为Lorentz变宽及Holtsmark变宽两 种。Lorentz（劳伦茨）变宽是指被测元素原子和其 它种粒子碰撞引起的变宽，它随原子区内气体压力增 大和温度升高而增大。Holtsmark（赫鲁兹马克）变 宽是指和同种原子碰撞而引起的变宽，也称为共振变 宽。只有在被测元素浓度高时才起作用，在原子吸收 法中可忽略不计。Lorentz变宽与Doppler变宽有相同 的数量级，也可达10-3nm

4、 自吸变宽 由自吸现象而引起的谱线变宽称为自吸变宽。光 源空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所吸 收产生自吸现象，从而使谱线变宽。灯电流愈大，自 吸变宽愈严重。· 此外，由于外界电场或带电粒子、离子形成的电 场及磁场的作用，使谱线变宽称为场致变宽。这种变 宽影响不大。 给潮置商業大多 HARBIN LNTVERSITY OP COMMERCE

4、 自吸变宽 由自吸现象而引起的谱线变宽称为自吸变宽。光 源空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所吸 收产生自吸现象，从而使谱线变宽。灯电流愈大，自 吸变宽愈严重。 此外，由于外界电场或带电粒子、离子形成的电 场及磁场的作用，使谱线变宽称为场致变宽。这种变 宽影响不大

、原子吸收光谱的测量 积分吸收 在吸收线轮廓内，吸收系数的积分称为积分吸收系数，简称 为积分吸收，它表示吸收的全部能量。从理论上可以得出，积 分吸收与原子蒸气中吸收辐射的原子数成正比。数学表达式为 ∫k,dmN (4.2) mc 式中，e为电子电荷；m为电子质量；c为光速；NO为单位 体积内基态原子数；为振子强度，即能被入射辐射激发的每个 原子的平均电子数，它正比于原子对特定波长辐射的吸收几率。 式(4.2)是原子吸收光谱法的重要理论依据 给源演商業大圣 HARBIN LNTVERSTTY OF COMMERCE

三、原子吸收光谱的测量 1、积分吸收 在吸收线轮廓内，吸收系数的积分称为积分吸收系数，简称 为积分吸收，它表示吸收的全部能量。从理论上可以得出，积 分吸收与原子蒸气中吸收辐射的原子数成正比。数学表达式为 式中，e为电子电荷；m为电子质量；c为光速；N0为单位 体积内基态原子数；f为振子强度，即能被入射辐射激发的每个 原子的平均电子数，它正比于原子对特定波长辐射的吸收几率。 式（4.2）是原子吸收光谱法的重要理论依据 N f mc e K dv v 0 2  =  （4.2）