复旦大学：《仪器分析 Instrumental Analysis》课程教学资源（讲义课件）原子吸收分光光度法 Atomic absorption spectrophotometry AAS

原子吸收分光光度法 Atomic absorption spectrophotometry AAS yyq

1 原子吸收分光光度法 Atomic absorption spectrophotometry AAS yyq

光谱分析法 发射光谱法吸收光谱法 发射光谱法紫外可见 荧光光谱法红外吸收 火焰光度法原子吸收 核磁共振

2 光谱分析法 发射光谱法 吸收光谱法 发射光谱法 荧光光谱法 火焰光度法 紫外可见 红外吸收 原子吸收 核磁共振

是基于蒸气中的基态原子对特征电磁辐射的吸收 来测定试样中元素的含量的方法 Light Source Wavelength H Detector→ Amplifier 特点: Readout √准确度高 Device √灵敏度高 E工作曲线范围窄 √选择性好 一种元素一种灯 √分析速度快 某些元素检出能力差 分析范围广

I I 0 3 • 是基于蒸气中的基态原子对特征电磁辐射的吸收 来测定试样中元素的含量的方法 特点： 准确度高 灵敏度高 选择性好 分析速度快 分析范围广 工作曲线范围窄 一种元素一种灯 某些元素检出能力差

第一节基本原理 、原子的量子能级和能级图 能量6 Brackett senes Paschen senes Balmer Lyman

4 第一节 基本原理 一、原子的量子能级和能级图

原子的量子能级和能级图 原子能级的表示方法光谱项为nL1 主量子数 价电子所处的能级 L 总角量子数 电子轨道的形状 M总自旋量子数价电子自旋量子数的矢量和 总内量子数 轨道磁矩L和自旋磁矩S的 矢量和

5 原子能级的表示方法 光谱项为nMLJ 一、原子的量子能级和能级图 n 主量子数 价电子所处的能级 L 总角量子数 电子轨道的形状 M 总自旋量子数 价电子自旋量子数的矢量和 J 总内量子数 轨道磁矩L和自旋磁矩S的 矢量和

光谱项为mL1 Na原子 电子结构(1S)(2)(2P(3S)}z=1l 价电子组态 量子数 光谱项 基态(3S n33 12 32S 1/2 第一激发态(3Py 232,12|3Ps23P12 基态3S1第一激发态3P12及32P32 △E=E(32P12)-(32S12)=hc/A11=5896mm △E=E(3232)-(32S1n2)=hc/A2A2=5890m

6 Na原子 基态3 2S1/2 第一激发态3 2P1/2及3 2P3/2 E=E(3 2P1/2 )-( 3 2S1/2 )=hc/1 1 =589.6nm E=E(3 2P3/2 )-( 3 2S1/2 )=hc/2 2 =589.0nm 电子结构(1S)2 (2S)2 (2P)6 (3S)1 Z=11 价电子组态 量子数 光谱项 n L M J 基态(3S)1 3 0 2 1/2 3 2 S1/2 第一激发态(3P)1 3 1 2 3/2, 1/2 3 2 P3/2 3 2 P1/2 光谱项为n MLJ

c共振吸收线: 电离势 2= hc/(E-Eo Tev)6S 4D 简称共振线 4.0 3D 3.0 是元素的特征谱线,强度 最大,最灵敏 3P 3P ∞因此,在AAS中,一般利用 共振线作为分析线来分析 测定。 inm) 钠原子的能级分布图

7 共振吸收线： = hc/(E1 -E0 ) 简称共振线 是元素的特征谱线，强度 最大，最灵敏。 因此，在AAS中，一般利用 共振线作为分析线来分析 测定。 钠原子的能级分布图

二、原子在个各能级的分布 Bmnn分布:N,9e,-E KT N、No激发态、基态原子数 K- Boltzmann常数=138×1023(J/K) 激发态和基态的统计权重 g=2J+1 3S12能级的J=1/2g=2J+1=2 32P32能级的J=3/2g=2J+1=4 光谱项为nL

8 二、原子在个各能级的分布 • Boltzmann分布： Nj、N0—激发态、基态原子数 K —Boltzmann 常数=1.3810-23(J/K) gj、g0 — 激发态和基态的统计权重 g = 2J+1 exp( ) 0 0 0 KT E E g g N Nj j j    3 2S1/2能级的J=1/2 g0=2J+1=2 3 2P3/2能级的J=3/2 gj=2J+1=4 光谱项为n MLJ

7越高,激发态 原子数增加 N E.-E exp( KT 7相同,AE越小 越容易激发 原子化温度一般<3000K

9 exp( ) 0 0 0 KT E E g g N Nj j j    T越高，激发态 原子数增加 T相同，∆E越小， 越容易激发 原子化温度一般<3000K

例:计算在2500K火焰中,钠原子32P32激发态和基态 32S12的比值。已知32P32→>32S2的波长是5890nm。 解: E -E hc/入 exp( )=2exp(-) KT KT 32S2能级的J=12g=2J+1=2 32P3能级的J=3/2g=2J+1 当T=2500K时N/N=114×10-4

10 例：计算在2500K火焰中，钠原子3 2P3/2激发态和基态 3 2S1/2的比值。已知3 2P3/23 2S1/2的波长是589.0nm。 解： 当T=2500K时 Nj /N0 =1.1410-4 ) hc/λ exp( ) 2exp( 0 0 0 KT KT E E g g N Nj j j      3 2S1/2能级的J=1/2 g0=2J+1=2 3 2P3/2能级的J=3/2 gj=2J+1=4 2 0  g g j