广东工业大学：《分析化学》课程教学课件（PPT讲稿）第十章 原子吸收光谱法

第十章原子吸收光谱法 第一节概述 第二节原子吸收光谱法基本原理 第三节原子吸收光谱仪 第四节定量分析方法 第五节原子吸收中的干扰及消除方法 第六节灵敏度、检出限测定条件的选择

1 第十章 原子吸收光谱法 第一节 概述 第二节 原子吸收光谱法基本原理 第三节 原子吸收光谱仪 第四节 定量分析方法 第五节 原子吸收中的干扰及消除方法 第六节 灵敏度、检出限测定条件的选择

第一节概述 历史 1802年，发现原子吸收现象 I95S年，Australia物理学家Walsh A建立将该现 象应用于分析 60年代中期发展最快

2 第一节 概述 历史 1802年，发现原子吸收现象 1955年，Australia 物理学家Walsh A建立将该现 象应用于分析 60年代中期发展最快

2AAS分析示意图 原子化器 单色仪 空心阴极灯 切光器 检测器 又77 公公本 原子化系统 助然气 雾化器 度液 样品液 原子吸收仪器结构示意图

3 空心阴极灯 原子化器 单色仪 检测器 原子化系统 雾化器 样品液 2 AAS分析示意图 废液 切光器 助燃气 燃气 原子吸收仪器结构示意图

3.AAS特点： 1)灵敏度高：火焰原子法，ppm级，有时可达ppb级；石 墨炉可达109-1014(ppt级或更低) 2)准确度高：FAAS的RSD可达13%。 3)干扰小，选择性极好； 4)测定范围广，可测70种元素。 不足：多元素同时测定有困难； 对非金属及难熔元素的测定尚有困难； 对复杂样品分析干扰也较严重； 石墨炉原子吸收分析的重现性较差

4 3.AAS特点： 1）灵敏度高：火焰原子法，ppm级，有时可达ppb 级；石 墨炉可达10-9 -10-14（ppt级或更低）. 2）准确度高：FAAS 的 RSD 可达1~3％。 3）干扰小，选择性极好； 4）测定范围广，可测70种元素。 不足：多元素同时测定有困难； 对非金属及难熔元素的测定尚有困难； 对复杂样品分析干扰也较严重； 石墨炉原子吸收分析的重现性较差

第二节 原子吸收光谱法基本原理 10,2,1共振线和吸收线 KC/2 Vo Vo I,~V(吸收强度与频率的关系) K,y(谱线轮廓) 图中： Kv一吸收系数；K一最大吸收系数；y,一中心频率或波长（由原子能级决定）； 4y,42-谱线轮廓半宽度(K,/2处的宽度)；

5 I0 K0 /2 K   K0  0 I   0  I~ （吸收强度与频率的关系） K~ （谱线轮廓） 图中： K—吸收系数；K0—最大吸收系数； 0，0—中心频率或波长(由原子能级决定)； ，—谱线轮廓半宽度（K0 /2处的宽度）； 第二节 原子吸收光谱法基本原理 1 0 . 2 . 1 共 振 线 和 吸 收 线

由图可知，在频率y。处透过光强度最小， 即吸收最大。若将吸收系数对频率作图，所得曲 线为吸收线轮廓。原子吸收线轮廓以原子吸收谱 线的中心领率（或中心波长）和半宽度表征。 中心频率由原子能级决定。半宽度是中心频率位 置，吸收系数极大值一半处，谱线轮廓上两点之 间频率或菠长的距离。 谱线具有一定的宽度，主要有两方面的因 素 类是由原子性质所决定的，例如，自然宽 度；另一类是外界影响所引起的，例如， 热变宽、 碰撞变宽聳。 6

6 由图可知，在频率 0处透过光强度最小， 即吸收最大。若将吸收系数对频率作图，所得曲 线为吸收线轮廓。原子吸收线轮廓以原子吸收谱 线的中心频率（或中心波长）和半宽度 表征。 中心频率由原子能级决定。半宽度是中心频率位 置，吸收系数极大值一半处，谱线轮廓上两点之 间频率或波长的距离。 谱线具有一定的宽度，主要有两方面的因 素：一类是由原子性质所决定的，例如，自然宽 度；另一类是外界影响所引起的，例如，热变宽、 碰撞变宽等

10.2.2基态原子数与总原子数的关系 Boltzmann分配定律 N/No=gi/go exp(-E/T) N,与No分别为激发态与基态的原子数：g/9为 激发态与基态的统计权重，它表示能级的简并度；T为热 力学温度；k为Boltzman常数；E为激发能。 在原子吸收光谱中，原子化温度一般小于3000K, 大多数元素的最强共振线都低于600nm,N/N,值绝大 部分在103以下，激发态和基态原子数之比小于千分之一， 激发态原子数可以忽略。因此。基态原子数N可以近似 等于总原子数N

7 Boltzmann 分配定律 Ni / N0 = gi / g0 exp(- Ei / kT) Ni与N0 分别为激发态与基态的原子数； gi / g0为 激发态与基态的统计权重，它表示能级的简并度；T为热 力学温度； k为Boltzman常数； Ei为激发能。 在原子吸收光谱中，原子化温度一般小于3000K， 大多数元素的最强共振线都低于 600 nm， Ni / N0值绝大 部分在10-3以下，激发态和基态原子数之比小于千分之一， 激发态原子数可以忽略。因此。基态原子数N0可以近似 等于总原子数N。 10.2.2 基态原子数与总原子数的关系

10.2.3原子吸收定量 以频率为y强度为I的光通过原子蒸汽，其中一部分光被吸收， 使该入射光的光强降低为I,: hv 原子蒸汽 据吸收定律，得 I.Ine(-k) 1og÷=0.434K,1=4 其中k,为一定频率的光吸收系数。 注意：K,不是常数，而是与谱线频率或波长有关。由于任何谱线并非 都是无宽度的几何线，而是有一定频率或波长宽度的，即谱线 是有轮廓的！因此将K,作为常数而使用此式将带来偏差！ 8

8 10.2.3原子吸收定量 以频率为，强度为 I0 的光通过原子蒸汽，其中一部分光被吸收， 使该入射光的光强降低为I： 据吸收定律，得 其中k为一定频率的光吸收系数。 注意：K不是常数，而是与谱线频率或波长有关。由于任何谱线并非 都是无宽度的几何线，而是有一定频率或波长宽度的，即谱线 是有轮廓的！因此将K作为常数而使用此式将带来偏差！ 原子蒸汽 l h I0 I K l A I I I I e k l = = = −     log 0.434 0 ( ) 0

第三节原子吸收光谱仪 原子化器 单色仪 空心阴极灯 切光器 检测器 燃气 原子化系统 助燃气 雾化器 废液 样品液 原子吸收仪器结构示意图 9

9 空心阴极灯 原子化器 单色仪 检测器 原子化系统 雾化器 样品液 废液 切光器 助燃气 燃气 原子吸收仪器结构示意图 第三节 原子吸收光谱仪

10.3.1光源-空心阴极灯(Hollow Cathode Lamp,HCL) 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。 Hollow Anode cathode Quartz Glass Ne or Ar or Pyrex shield at 1-5 torr window 10

10 10.3.1光源—空心阴极灯 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