文档介绍：第3章原子吸收光谱分析
Atomic absorption Spectrometry(AAS)
一、概论
概论
原子吸收光谱分析法:是基于物质所产生的原子蒸气对特征谱线(通常是待测元素的特征谱线)的吸收作用来进行元素定量分析的一种方法。
1955年,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。
20世纪60年代初出现了以火焰作为原子化装置的仪器,l970年制成了以石墨炉为原子化装置的商品仪器。
原子吸收光谱法与可见、紫外分光光度法的异同
原子吸收光谱法与可见、紫外分光光度法基本原理相同,都是基于物质对光选择吸收而建立起来的光学分析法。
区别:在可见、紫外分光光度法中,吸光物质是溶液中被测物质的分子或离子对光的选择吸收,原子吸收光谱法吸光物质是待测元素的基态原子对光的选择吸收,这种光是由待测元素制成的空心阴极灯(称元素灯)作光源。
原子吸收光谱(AAS ):是基于从光源发出的被测元素特征辐射通过元素的原子蒸气时被其基态原子吸收,由辐射的减弱程度测定元素含量的一种现代仪器分析方法。其特点:
(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) 分析速度快,应用广,可测定70多个元素。
局限性:测不同的元素需不同的元素灯,不能同时测多元素,难熔元素、非金属元素测定困难。
二、AAS的理论基础
原子吸收光谱的产生和原理
原子吸收光谱的产生
原子的核外电子具有不同的电子能级,在通常情况下,最外层电子处于最低的能级状态,整个原子也处于最低能级状态--基态。基态原子的外层电子得到一定的能量(hγ=△E)后,电子从低能级向高能级跃迁。当通过基态原子的某辐射线具有的能量(或频率)恰好符合该原子从基态跃迁到激发态所需能量(或频率)时,该基态原子就会从入射辐射中吸收能量跃迁到激发态,引起入射光强度的变化产生原子吸收光谱。
原子吸收光谱的共振线、特征谱线
原子的外层电子从基态跃迁到能量最低的激发态(即第一电子激发态)时,要吸收一定频率的光,这时产生的吸收谱线称为第一共振吸收线(或主共振吸收线)。
各种元素的原子结构和外层电子排布不同,不同元素的原子从基态激发至第一激发态时吸收的能量不同,其共振线就不同,所以共振线是元素的特征谱线。
原子由基态跃迁到第一激发态所需能量最低,跃迁最容易,因此大多数元素主共振线就是该元素的灵敏线。
谱线轮廓与谱线变宽
原子结构较分子结构简单,由于原子内部不存在振动和转动,理论上应产生线状光谱吸收线。
但实际上原子吸收光谱线并不是严格的几何意义上的线(几何线无宽度),由于种种原因,用特征吸收频率的辐射光照射时,获得具有一定宽度(相当窄的波长和频率范围)的峰形吸收峰,称为吸收线轮廓。
(一束不同频率、强度为Io的平行光通过厚度为l的原子蒸气时,透过光的强度It服从朗伯(Lambert)吸收定律
Iν=I0exp(-KνL)
式中,Kν是基态原子对频率为ν的光的吸收系数,随光源的辐射频率ν而改变。
原子吸收线的轮廓以原子吸收谱线的中心频率(或中心波长)和半宽度来表征。
中心频率:最大吸收处对应的频率称为中心频率,用ν0表示,其值由原子能级决定。
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(⊿ν或⊿λ)。