石河子大学：《仪器分析》课程教学课件（化学工程与工艺）原子吸收光谱分析（Atomic absorption spectrometry，AAS）

第8章原子吸收光谱分析 Atomic absorption spectrometry,AAS

第8章 原子吸收光谱分析 Atomic absorption spectrometry, AAS

3.1原子吸收光谱分析法概述 1802年被人们发现 1955年以前，一直未用于分析化学，为什么？ 澳大利亚物理学家Walsh A(瓦尔西)发表了著名论文： 《原子吸收光谱法在分析化学中的应用》 奠定了原子吸收光谱法的基础，之后迅速发展。特点： (1)检出限低，10-10~10-14g; (2）准确度高，1%5%； (3)选择性高，一般情况下共存元素不干扰； (4)应用广，可测定70多个元素（各种样品中)； 局限性：难熔元素、非金属元素测定因难、不能同时多元素 原子吸收光谱法(A)

3.1 原子吸收光谱分析法概述 1802年被人们发现 1955年以前，一直未用于分析化学，为什么？ 澳大利亚物理学家 Walsh A（瓦尔西）发表了著名论文： 《原子吸收光谱法在分析化学中的应用》 奠定了原子吸收光谱法的基础，之后迅速发展。特点： (1) 检出限低，10-10～10-14 g； (2) 准确度高，1%～5%； (3) 选择性高，一般情况下共存元素不干扰； (4) 应用广，可测定70多个元素（各种样品中）； 局限性：难熔元素、非金属元素测定困难、不能同时多元素 原子吸收光谱法（A）

定义： 原子吸收光谱分析是基于物质 所产生的原子蒸气对特定谱线（通常 是待测元素的特征谱线)的吸收作用 来进行定量分析的一种方法

定义： 原子吸收光谱分析是基于物质 所产生的原子蒸气对特定谱线(通常 是待测元素的特征谱线)的吸收作用 来进行定量分析的一种方法

8-2 原子吸收光谱分析基本原理 共振线与吸收线 共振线： 吸收的辐射能使基态原子跃迁到能量最低 的激发态时，产生的吸收线叫N 原子结构不同对辐射的吸收不同 共振吸收线不同 通常选择元素最灵敏的第一共振线作为分析线

8－2 原子吸收光谱分析基本原理 一、共振线与吸收线 共振线： 吸收的辐射能使基态原子跃迁到能量最低 的激发态时，产生的吸收线叫~ 原子结构不同 对辐射的吸收不同 共振吸收线不同 通常选择元素最灵敏的第一共振线作为分析线

8-2 原子吸收光谱分析基本原理 原子蒸气在特征频率V。处有吸 收线。由此可见，吸收线具有二 定的宽度，称之为谱线轮廓。 吸收线轮廓可用吸收线的半宽度来表 征，中心频率用V。、中心波长用表 示，半宽度用△V或△表征，峰值吸收 图8-3Iy与v的关系 一半处的频率或波长称吸收线的半宽 度，约为10-3~10-2nm

图8-3 IV与v的关系 原子蒸气在特征频率 v0 处有吸 收线。由此可见，吸收线具有一 定的宽度，称之为谱线轮廓。 吸收线轮廓可用吸收线的半宽度来表 征，中心频率 用ν0 、中心波长用λ0表 示，半宽度用Δν或Δλ表征，峰值吸收 一半处的频率或波长称吸收线的半宽 度，约为10-3~10-2nm 8-2 原子吸收光谱分析基本原理

(1)自然宽度 谱线的固有宽度称自然宽度，以△y、△表示，激发态 原子的平均寿命越短，能级宽度越宽，谱线的自然宽度 越大。不同的谱线具有不同的△vx、△y (2)多普勒(Doppler)变宽 多普勒变宽以△vD、△，表示，它是由原子在空间作相 对热运动引起的谱线变宽，又称热变宽，它是谱线变宽的 主要因素。 △'，=7.16×10-7.V A T △2p=7.16×10-7.1

(1)自然宽度 谱线的固有宽度称自然宽度，以ΔνN、 ΔλN表示，激发态 原子的平均寿命越短，能级宽度越宽，谱线的自然宽度 越大。不同的谱线具有不同的ΔνN、 ΔλN （2）多普勒（Doppler）变宽 多普勒变宽以ΔνD、 ΔλD表示，它是由原子在空间作相 对热运动引起的谱线变宽，又称热变宽，它是谱线变宽的 主要因素。 r D r A T A T V V 0 7 0 7 7.16 10 7.16 10           D

温度越高，原子的相对热运动越剧烈，热变宽 增大，通常△为10410-3m。 (3)压力变宽 由同种辐射原子间相互碰撞而产生的赫尔兹马 克变宽(Holtzmark),或称共振变宽，以△R表示； 不同种原子相互碰撞产生的变宽叫洛伦兹变宽 (Lorentz),以△，压力越大，碰撞变宽愈严重， 因此，碰撞变宽又称压力变宽。 谱线变宽往往会导致原子吸收分析灵敏度降低

温度越高，原子的相对热运动越剧烈，热变宽 增大，通常ΔλN为10-4~10-3nm。  （3）压力变宽 由同种辐射原子间相互碰撞而产生的赫尔兹马 克变宽(Holtzmark)，或称共振变宽，以ΔλR表示； 不同种原子相互碰撞产生的变宽叫洛伦兹变宽 （Lorentz）,以ΔλL。压力越大，碰撞变宽愈严重， 因此，碰撞变宽又称压力变宽。 谱线变宽往往会导致原子吸收分析灵敏度降低

基态原子数与原子吸收定量基础 二、基态原子数与激发态原子数的分布 在一定的热平衡状态下， N gie No 80 温度愈大，NN值愈大，激发能E愈小，NN值愈大。 (大多数元素的NN都小于1%，可用N代表原子化器中的原子总数N。)

基态原子数与原子吸收定量基础  二、基态原子数与激发态原子数的分布 在一定的热平衡状态下， 温度愈大，Ni /N0值愈大，激发能Ei愈小，Ni /N0值愈大。 (大多数元素的Ni /N0都小于1%，可用N0代表原子化器中的原子总数N。) ( ) 0 0 k T E i i i e g g N N  

大多数元素的NN值很小，即原子蒸气中 激发态原子数远小于基态原子数，火焰中 基态原子数占绝对多数，激发态原子数N: 可忽略不计，即可用基态原子数N代表吸 收辐射的原子总数

 大多数元素的Ni /N0值很小，即原子蒸气中 激发态原子数远小于基态原子数，火焰中 基态原子数占绝对多数，激发态原子数Ni 可忽略不计，即可用基态原子数N0代表吸 收辐射的原子总数

1 A=Ig Iy 0.434K1 2 In 2 K .kN 2 In 2 A=0.434 kNI π 原子吸收光谱定量分析的基础，当吸收厚度一定时，在 一定的条件下，峰值吸收测量的吸光度与被测元素的含 量成线性关系

K l I I A   lg 0.434 0   K kN D       2 ln2 0 A kNl D       2 ln2 0.434 A Kc 原子吸收光谱定量分析的基础，当吸收厚度一定时，在 一定的条件下，峰值吸收测量的吸光度与被测元素的含 量成线性关系