前页 后页 目录O返回 前页 后页 目录第二章 原子吸收光谱法仪 器 分 析第二章 原子吸收光谱法Date 前页 后页 目录O返回 前页 后页 目录其中：其中： E E= =E E激激- -E E基基= = hvhv = = hchc/ / = = hchc h h 普朗克常数普朗克常数v v 电磁波频率电磁波频率c c 光速光速 (P(P9 9) ) 电磁波波长电磁波波长 电磁波波数电磁波波数 第二章 原子吸收光谱法第一节 基本概念1、基态原子和激发态原子第一节 基本概念不同原子，不同原子，E E不不 同，故可定性同，故可定性E EE E0 0E E1 1E E2 2E E3 3基态基态基态原子基态原子第一 激发态激发态激发态激发态原子激发态原子E E3 3v v3 3、 3 3第二 激发态第三 激发态吸吸 收收放放 出出 E EE EE E2 2v v2 2、 2 2E E1 1v v1 1、 1 1吸收光谱发射光谱Date 前页 后页 目录O返回 前页 后页 目录Ivvv v1 1、 1 1v v2 2、 2 2v v3 3、 3 32、吸收线和共振线第二章 原子吸收光谱法吸收线吸收线：被测元素的吸光度随入射频率（波长）变化而变：被测元素的吸光度随入射频率（波长）变化而变 化的化的曲线曲线。原子吸收线特 征：各吸收峰 彼此独立，呈 线状光谱AA A1 1E E1 1A A2 2E E2 2A A3 3E E3 3共振线共振线：广义上指原子由基态跃迁至激发态对应的吸收线（v1、 v2、v3）狭义上指原子由基态跃迁至第一激发态对应的吸收线（v1）特点：信号最强，灵敏度最高。又称分析线或灵敏线第一节 基本概念Date 前页 后页 目录O返回 前页 后页 目录第二节 分析原理第二章 原子吸收光谱法第二节 分析原理出射光入射光待测元素的基态原子部分吸收（Iov）（Iv）T（T= ）Iv IovA（A=lg ）1 T （AN待测）一、分析过程分析中的基态原子，由以下三步产生：分析中的基态原子，由以下三步产生：Date 前页 后页 目录O返回 前页 后页 目录第二章 原子吸收光谱法第二节 分析原理1 1 蒸发蒸发样品样品(M)(M)MX(MX(l l) )MX(gMX(g) )雾化雾化脱水脱水气化气化2 2 高温分解高温分解MX(gMX(g) )MMo o(g(g) + ) + X(gX(g) )高温高温气态基态原子3 3 调节温度调节温度MMo o(g(g) )MMi i(g(g) ) 升温升温MMn+n+(g(g) ) 升温升温降温降温基态原子激发态原子气态离子降温降温MX(gMX(g) )升温升温分解分解温度条件温度条件波耳兹曼关系式波耳兹曼关系式(P(P9999式式7-5)7-5) = N Ni iN No og gi ig go oe e- - E Ei ikTkTk k波耳兹曼常数，取波耳兹曼常数，取(1.3810(1.3810-23-23J.KJ.K-1-1) )或或(8.61810(8.61810-5-5eV.KeV.K-1-1) )。一般，当T3000K时，(Ni /No)1%，可忽略Ni。Date 前页 后页 目录O返回 前页 后页 目录第二章 原子吸收光谱法第二节 分析原理二、定量原理基态原子对电磁波的吸收遵循基态原子对电磁波的吸收遵循光吸收定律光吸收定律A= lg = lg =0.434KvlIvTIov1K Kv v吸收系数，与被测物吸收系数，与被测物和电磁波频率和电磁波频率( (v v) )有关；有关； l l 吸收层厚度。吸收层厚度。 1 1 吸收线的轮廓和宽度吸收线的轮廓和宽度轮廓呈峰形而非线状；轮廓呈峰形而非线状；位置可用中心频率位置可用中心频率v vo o( (或中或中 心波长心波长 o o) )来表示。来表示。大小可用中心吸收系数大小可用中心吸收系数K Ko o和半宽度和半宽度v v( (或或 ) )来反映。来反映。Date 前页 后页 目录O返回 前页 后页 目录第二章 原子吸收光谱法第二节 分析原理吸收线变宽的主要原因：吸收线变宽的主要原因：内因内因自然宽度 (vN或N)外因外因不受外界影响，与能级宽度成正比，与不受外界影响，与能级宽度成正比，与 激发态寿命成反比。宽度约激发态寿命成反比。宽度约1010- -4 4A A。o热变宽 (vD或D)( (多普勒变宽多普勒变宽) )温度温度由发光原子的热运动引起，变化遵循由发光原子的热运动引起，变化遵循 多普勒效应多普勒效应，宽度约，宽度约1010- -2 2A A。ov vD D=7.1610=7.1610- -7 7v vo o T T A Ar r碰撞变宽 (压力变宽)由激发态原子由激发态原子 与原子或分子与原子或分子 间的相互碰撞间的相互碰撞 ，使寿命缩短，使寿命缩短 而引起。宽度而引起。宽度 约约1010- -2 2A A。o赫尔兹马克变宽(vR或R)待测原子间待测原子间 的相互碰撞的相互碰撞洛伦兹变宽(vL或L)待测原子与其待测原子与其 他粒子间的相他粒子间的相 互碰撞互碰撞压强压强Date 前页 后页 目录O返回 前页 后页 目录第二章 原子吸收光谱法2 2 原子吸收与浓度的关系原子吸收与浓度的关系确定思路确定思路 积分吸收法由积分曲线图可知由积分曲线图可知准确求取准确求取 的条件：的条件： a. a. K Kv v与与dvdv的数学关系；的数学关系；b. b. 高分辨率的仪器。高分辨率的仪器。吸收峰所围面积= = k0 = k 峰值吸收法原理原理由测面积转为测高度由测面积转为测高度( (K Ko o) )若吸收峰很窄若吸收峰很窄( (只及一般情况下的只及一般情况下的1/51/51/10)1/10)，则可将吸收，则可将吸收 峰面积按矩形近似处理。峰面积按矩形近似处理。实现条件：实现条件：锐线光源锐线光源第二节 分析原理Date 前页 后页 目录O返回 前页 后页 目录第二章 原子吸收光谱法根据经典理论，此时有根据经典理论，此时有K Ko o v v = 2 = 0.94 = 2 = 0.94InIn2 2 光源一般为真空，且被分析物浓度较光源一般为真空，且被分析物浓度较 小，故小，故 v v v vD D，在一定温度下为，在一定温度下为 定值，故定值，故 K Ko o= = k k = 0.94 = 0.94 kk按光按光吸收定律吸收定律 A A = 0.434= 0.434k kll 在在 l l 一定时，一定时， c c，得，得A = Kc应用条件应用条件a. a. 锐线光源锐线光源 b. b. 发射线的中心频率与发射线的中心频率与 被测物吸收线的中心频被测物吸收线的中心频 率一致率一致第二节 分析原理Date 前页 后页 目录O返回 前页 后页 目录cscx第二章 原子吸收光谱法第三节 定量分析方法第三节 定量分析方法一、标准曲线法原理：原理：A A= =KcKc 特点特点简便；简便； 仅适于组成简单的被测样品。仅适于组成简单的被测样品。 二、标准加入法1.1.一次标准加入法一次标准加入法A Ax x= =KcKcx xA A(x+s(x+s) )= =K K( (c cx x+ +c cs s) )标准溶液标准溶液注意：由此解出的注意：由此解出的c cx x应换算为稀释前的初始浓度应换算为稀释前的初始浓度c cx xo o。AxA(x+s)Date 前页 后页 目录O返回 前页 后页 目录严格说应采用一元线性回归法。严格说应采用一元线性回归法。 由由 A A(x+s(x+s) )= =K K c cs s+ +K K c cx xy y = = b bx x + + a a第二章 原子吸收光谱法第三节 定量分析方法2.2.连续标准加入法连续标准加入法原理：原理：A A(x+s(x+s) )= =K K( (c cx x+ +c cs s) )交点处吸光度为零，故交点处吸光度为零，故c cx x+ +c cs s= 0 = 0 即即 c cx x= = - -c cs s样品浓度样品浓度( (c c) ) c cx xc cx x+ +c cs1s1 c cx x+ +c cs2s2 c cx x+ +c csnsn吸光度吸光度( (A A) ) A Ax xA A(x+s1)(x+s1) A A(x+s2)(x+s2) A A(x+sn(x+sn) ) cs1cs2csnAcs -cscxKcx= a cx= = a KbaDate 前页 后页 目录O返回 前页 后页 目录第二章 原子吸收光谱法第四节 光谱仪器第四节 光谱仪器结构分四部分结构分四部分(P(P101101) )：光源光源原子化器原子化器分光系统分光系统检测系统检测系统一、光源作用：产生锐线光源。作用：产生锐线光源。 元件：空心阴极灯。元件：空心阴极灯。注意事项：注意事项：预热预热5 51010分钟；分钟；灯电流控制在最大灯电流的灯电流控制在最大灯电流的1/31/31/21/2 为宜。为宜。空心阴极灯Date 前页 后页 目录O返回 前页 后页 目录第二章 原子吸收光谱法第四节 光谱仪器二、原子化器作用：使待测元素转化为气态的基态原子。作用：使待测元素转化为气态的基态原子。 火焰原子化器：燃烧产生高温火焰原子化器：燃烧产生高温 非火焰原子化器：电流产生高温非火焰原子化器：电流产生高温火焰原子化器火焰原子化器雾化器雾化器 预混合器预混合器 燃烧器燃烧器火焰温度及属性火焰温度及属性燃助比燃助比富燃火焰富燃火焰 化学计量火焰化学计量火焰 贫燃火焰贫燃火焰燃气燃气 一般为乙炔助燃气助燃气 一般为空气Date 前页 后页 目录O返回 前页 后页 目录第二章 原子吸收光谱法第四节 光谱仪器三、分光系统作用：将待测元素的吸收线与邻近的其它谱线分开。作用：将待测元素的吸收线与邻近的其它谱线分开。 元件：由元件：由分光元件分光元件和和过滤元件过滤元件所构成。所构成。棱镜棱镜1.1.分光元件分光元件科希公式科希公式 n n = =A A+ + 2 2B B混合光混合光单色光单色光n n折射率，且折射率，且n n = = sinsin / / sinsin 入射光的波长；入射光的波长； A A、B B由棱镜材料有关的常数。由棱镜材料有关的常数。Date 前页 后页 目录O返回 前页 后页 目录第二章 原子吸