PPT《第四章原子吸收光谱分析法》

第四章原子吸收光谱分析法 利用物质的气态原子对特定波长的光的吸收来进行分析的方法.

§4―1基本原理一.原子吸收的过程 当适当波长的光通过含有基态原子的蒸气时,基态原子就可以吸收某些波长的光而从基态被激发到激发态,从而产生原子吸收光谱. 二.原子吸收线的形状(或轮廓) 若将吸收系数对频率作图,所得曲线为吸收线轮廓. K0/2 ?? K? K0 ?

0 ? K?~ ?(谱线轮廓) K为吸收系数,表示单位体积内原子对光的吸收值;

γ为频率;

吸收最大处所对应的频率叫中心频率;

最大吸收值叫峰值吸收;

最大吸收值的一半处所对应的宽度叫谱线宽度,用γ表示;

原子的吸收光谱线具有一定宽度的原因有以下几个:1.谱线的自然宽度:自然宽度(约在10-5nm数量级). 2.多普勒变宽(热变宽): 由于多普勒效应而导致的谱线变宽.其宽度约为10-3nm数量级. 3.压力变宽:由于同类原子或与其它粒子(分子、原子、离子、电子等)相互碰撞而造成的吸收谱线变宽.其宽度也约为10-3nm数量级. 三.原子的吸收与原子浓度的关系:

1、积分吸收与原子浓度的关系: 某一频率的吸收不能代表所有原子的总吸收,因此要准确测定原子吸收值,必须测定图中曲线和横坐标轴所包围的总面积.用积分吸收表示: 积分吸收与被测原子总数成正比,只要求得积分吸收,就能确定原子总数N ,但求积分吸收十分困难.尽管原子吸收现象早在18世纪就被发现,但一直未用于分析.

2、峰值吸收与原子浓度的关系: 在一定条件下: 四.原子吸收的测量: 需测量的是原子的峰值吸收.为了测定K0值,使用的光源必须是锐线光源.

(一)锐线光源:光源发射线的中心频率与吸收线的中心频率一致,而且发射线的半宽度比吸收线的半宽度小得多时,则发射线光源叫做锐线光源. ?

0 I? ? 吸收线 发射线

1、光源的能量能被原子充分吸收,测定的灵敏度较高.如果用连续光源,则吸收的光的强度只占入射光强度的极小部分,使测定的灵敏度极差:如图所示

2、在锐线光源半宽度范围内,可以认为原子的吸收系数为常数,并等于中心波长处的吸收系数.

(二)原子吸收的测量: 在使用锐线光源的条件下原子蒸气的吸光度与峰值吸收有如下关系:A=lgI0/I=0.4343K0L式中A为中心频率处的吸光度;

L为原子蒸气的厚度;

由此式可知,只要测定吸光度并固定L,就可求得K0,而K0与原子蒸气中原子的浓度成正比.并且在稳定的测定条件下,被测定试液中待测元素的浓度与原子蒸气中的原子浓度也成正比. 所以,吸光度与试液中待测元素的C也成正比,可简单的用下式表示:A=KC K包含了所有的常数.此式就是原子吸收光谱法进行定量分析的理论基础. §4―2 原子吸收分光光度计 原子分光光度计由光源、原子化系统、分光系统及检测显示系统四个部分构成. 检测显示系统 光源 原子化器 单色器 原子化系统 雾化器 样品液 废液 切光器 助燃气 燃气 一.光源:1.光源应满足的条件:1)能辐射出半宽度比吸收线半宽度还窄的谱线,并且发射线的中心频率应与吸收线的中心频率相同.2)辐射的强度应足够大.3)辐射光的强度要稳定,且背景小. 2.空心阴极灯:空心阴极灯是一种气体放电管,其结构如图: 钨棒构成的阳极和一个圆柱形的空心阴极,空心阴极是由待测元素的纯金属或合金构成,或者由空穴内衬有待测元素的其它金属构成. 当在正负电极上施加适当电压(一般为200~500伏)时,在正负电极之间便开始放电,这时,电子从阴极内壁射出,经电场加速后向阳极运动. 电子在由阴极射向阳极的过程中,与载气(惰性气体)原子碰撞使其电离成为阳离子.带正电荷的惰性气体离子在电场加速下,以很快的速度轰击阴极表面,使阴极内壁的待测元素的原子溅射出来,在阴极腔内形成待测元素的原子蒸气云. 蒸气云中的待测元素的原子再与电子、惰性气体原子、离子发生碰撞而被激发,从而发射出所需频率的光.阴极发射出的光谱,主要是阴极元素的光谱(待测元素的光谱,另外还杂有内充惰性气体和阴极杂质的光谱). 工作过程:高压直流电(300V)---阴极电子---撞击隋性原子---电离(二次电子维持放电)---正离子---轰击阴击---待测原子溅射----聚集空心阴极内被激发----待测元素特征共振发射线. 二. 原子化器 原子化器是将样品中的待测组份转化为基态原子的装置.