原子吸收分光光度法.ppt

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1、原子吸收分光光度法（AtomicAbsorptionSpectrometry,AAS）9/10/20211吴永江药物分析I第一节概述第二节基本理论第三节AAS仪器及其组成第四节干扰及其消除方法第五节原子吸收分析方法分析对象为金属元素；通用型方法；难实现多元素同时测定。本章内容9/10/20212吴永江药物分析I第一节概述定义：AAS是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光的吸收为基础的分析方法。历史：1802年，发现原子吸收现象；1955年，Australia物理学家WalshA将该现象应用于分析；60年代中期发展

2、最快。AAS与AES之比较：相似之处——产生光谱的对象都是原子，而且都是利用原子外层电子跃迁；不同之处——AAS是基于“基态原子”选择性吸收光辐射能(hν)，并使该光辐射强度降低而产生的光谱(共振吸收线)；AES是基态原子受到热、电或光能的作用，原子从基态跃迁至激发态，然后再返回到基态时所产生的光谱(共振发射线和非共振发射线)。9/10/20213吴永江药物分析IAAS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(火焰原子吸收法)的

3、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。9/10/20214吴永江药物分析I第二节基本理论一、基态原子数与总原子数的关系待测元素在进行原子化时，有一部分原子吸收了能量而被激发至激发态，所吸收的谱线称为共振吸收线；激发态原子回到基态所发出的谱线，称为共振发射线，共振吸收线和共振发射线统称为共振线。据热力学原理，当在一定温度下处于热力学平衡时，激发态原子数与基态原子数

4、之比服从Boltzmann分配定律：可见，Nj/N0的大小主要与Ej和温度T有关：1）温度越高，Nj/N0越大；2）相同温度下，Ej越小（电子跃迁能级差越小），吸收波长越长，Nj/N0越大9/10/20215吴永江药物分析I尽管原子的激发电位和温度T使Nj/N0值有数量级的变化，但Nj/N0值本身都很小。或者说，处于激发态的原子数远小于处于基态的原子数！实际工作中，T通常小于3000K、波长小于600nm，故对大多数元素来说Nj/N0均小于1％，Nj与N0相比可勿略不计，N0可认为就是原子总数。（见教材表13-1）总之

5、，AAS对T的变化迟钝，或者说温度对AAS分析的影响不大！9/10/20216吴永江药物分析I二、原子谱线轮廓以频率为ν，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Iν：根据Lambert吸收定律，有：9/10/20217吴永江药物分析I其中，Kν为一定频率的光吸收系数。注意：Kν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，而是有一定的波长宽度，即谱线是有轮廓的！因此将Kν作为常数而使用此式将带来偏差！9/10/20218吴永江药物分析I根据吸收定律的表达式，以I

6、ν-ν和Kν-ν分别作图得吸收强度与频率的关系及谱线轮廓。可见谱“线”是有宽度的。图中：Kν—吸收系数；K0—最大吸收系数；ν0，λ0—中心频率或波长(由原子能级决定)；Δν，Δλ—谱线轮廓半宽度（Ko/2处的宽度）。9/10/20219吴永江药物分析I三、谱线变宽因素（Linebroadening）自然变宽ΔνN(naturalwidth)无外界因素影响时谱线具有的宽度。其大小为:式中，τk为激发态寿命或电子在高能级上停留的时间，10-7-10-8s）原子在基态和激发态的寿命是有限的。电子在基态停留的时间长，在激发态

7、则很短。由海森堡测不准(HeisenbergUncertaintyprinciple)原理，这种情况将导致激发态能量具有不确定的量，该不确定量使谱线具有一定的宽度ΔνN(10-5nm)，即自然宽度。该宽度比光谱仪本身产生的宽度要小得多，只有极高分辨率的仪器才能测出，而且与其他变宽相比极小，可忽略不计。9/10/202110吴永江药物分析I2.多普勒变宽ΔνD（Dopplerbroadening）它与原子的无规则热运动有关。又称热变宽。Doppler变宽ΔνD与谱线波长、相对原子质量Ar和温度T有关，Δλ多在10-3nm

8、数量级。9/10/202111吴永江药物分析I3.压力变宽（Pressurebroadening）吸收原子与外界气体分子之间的相互作用引起的变宽，又称为碰撞变宽（Collisionalbroadening）。它是由于碰撞使激发态寿命变短所致。外加压力越大，浓度越大，变宽越显著。a）Lorentz变宽：待测原子与其它原子之间的碰撞。