原子吸收分光光度法AAS优秀PPT.ppt

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1、 第第12章章 原子吸取分光光度法原子吸取分光光度法 光谱分析的光谱分析的分类：分类：按产朝气制分类：按产朝气制分类：吸取光谱和放射光谱吸取光谱和放射光谱 分子光谱和原子光谱分子光谱和原子光谱 按光辐射区段频率分类：按光辐射区段频率分类：紫外紫外-可见（吸取、荧光放射）可见（吸取、荧光放射）红外（吸取）红外（吸取）l 原子分光光度法原子分光光度法原子放射分光光度法（AES）Atomic Emission Spectrophotometry 原子荧光分光光度法（AFS）Atomic Fluorescence Spectrophotometry 原子吸取分光光度法（AAS）Atomic Absor

2、ption Spectrophotometry基于气态原子对紫外光的特征吸取现象基于气态原子对紫外光的特征吸取现象1802 Wollastow 太阳光谱（太阳光谱（AES）中的暗线）中的暗线 1859 Kirchholf 碱（碱土）金属元素的火焰光谱（碱（碱土）金属元素的火焰光谱（AES）1955 Walsh （Australia）：）：AAS 特点：特点：原子吸取光谱原子吸取光谱高选择性（专属性好）高选择性（专属性好）高灵敏度（高灵敏度（ppm、ppb）高精密度高精密度（1 3%）应用广泛（应用广泛（70多种离子的定量分多种离子的定量分析）析）局限性：局限性：线性范围窄线性范围窄 不能干脆测

3、定有机物不能干脆测定有机物 运用不够便利运用不够便利 要点要点:原理原理 仪器仪器 技术技术 应用应用光源：光源：产生紫外产生紫外-可见光区的锐线光谱可见光区的锐线光谱 12.1 基本原理 1.共振吸取线 光谱项及其跃迁的图解形式称为原子能级图 2、原子的量子能级和能级图、原子的量子能级和能级图电子的运动状态用四个量子数描述电子的运动状态用四个量子数描述主量子数主量子数 n；角量子数角量子数 l；自旋量子数自旋量子数 s；内量子数内量子数j主量子数主量子数n：1，2，3，4，n 核外电子分布的层次（壳层）核外电子分布的层次（壳层）角量子数角量子数l：0，1，2，3，n-1 同一壳层的电子的不同

4、轨道形态，即有不同的能量 l=0,1,2,3 对应于 s，p，d，f 自旋量子数自旋量子数s：+1/2（正转），-1/2（反转）反映电子自旋的状态反映电子自旋的状态 内量子数内量子数j：ls j 取2s+1;l s j 取2l+1 j 为l 和 s的矢量和:j=l+s,l+s-1,l-1 反映轨道磁距和自旋磁距耦合形成的能级分类反映轨道磁距和自旋磁距耦合形成的能级分类主量子数主量子数 n；角量子数角量子数 l 总角量子数总角量子数 L=l自旋量子数自旋量子数 s 总自旋量子数总自旋量子数 S=s 内内量子数量子数j 总内量子数总内量子数 J =L+S 光谱项光谱项:n 2S+1 LJ 例：钠(

5、Na):结构 (1S)2(2S)2(2P)6(3S)1 基态基态 n=3 L=0(S)S=1/2 J=L+S=1/2 光谱项：光谱项：32S1/2 激发态激发态 n=3 L=1(P)S=1/2 J=L+S：J1=3/2 J2=3/2-1=1/2 光谱支项：光谱支项：2S1/2 2P1/2 2P3/2 光谱项及其跃迁的图解形式称为原子能级图共振线共振线 原子由基态跃迁到第一激发态产生的吸取线原子由基态跃迁到第一激发态产生的吸取线 特点特点:灵敏；灵敏；特征；特征；常用常用 原子的能级与跃迁原子的能级与跃迁 基态基态 第一激发态第一激发态,吸取确定频率的辐射能量。吸取确定频率的辐射能量。产生共振吸

6、取线（简称共振线）产生共振吸取线（简称共振线）钠原子共振线：钠原子共振线：32S1/2 32P1/2 589.6 nm32S1/2 32P1/2 589.6 nm32S1/2 32S1/2 32P3/2 32P3/2 589.0 nm589.0 nm 特征特征：各种元素的共振线具有各自的特征性，称为元素的特征谱线。灵敏灵敏：易于产生元素原子基态到第一激发态的跃迁。3、原子在各能、原子在各能级的分布的分布在平衡状态，处于激发态和基态的原子数目的比值在平衡状态，处于激发态和基态的原子数目的比值 Nj/N0 取决于能量取决于能量E和温度和温度T -玻尔兹曼分布律玻尔兹曼分布律.Nj N0 激发态和基

7、态的原子数目激发态和基态的原子数目 gj go 激发态和基态的统计权重激发态和基态的统计权重;g=2J+1 T 是确定温度,K 是玻尔兹曼常数。光谱项:n 2S+1 LJ1.温度高，Nj/N0 大2.N0 N 1）各种元素的原子结构和外层电子排布不同，基态第一激发态:跃迁吸取能量不同具有特征性。2）各种元素的基态第一激发态 最易发生，吸取最强，最灵敏线。特征谱线。3）利用特征共振线可以进行定量分析。4 原子吸取线的形态原子吸取线的形态锐线光谱锐线光谱 测定峰值吸取系数K0时吸取线与放射线宽度的比较吸取峰变宽缘由：吸取峰变宽缘由：DopplerDoppler变宽（温度变宽）变宽（温度变宽）VD

8、(10-3 nm)VD (10-3 nm)多普勒效应：一个运动着的原子发出的光，假如运动多普勒效应：一个运动着的原子发出的光，假如运动方向离开视察者（接受器），则在视察者看来，其频率较静方向离开视察者（接受器），则在视察者看来，其频率较静止原子所发的频率低，反之，高。止原子所发的频率低，反之，高。Lorentz变宽，Holtsmark变宽（碰撞或压力变宽）由于原子相互碰撞使能量发生略微变更。Lorentz变宽（L）：待测原子和其他原子碰撞(10-3 nm)Holtsmark变宽（R）：同种原子碰撞。自然宽度（N）：吸取光谱线具有确定的宽度(10-5 nm)E =h 为什么是锐线光谱：为什么是锐

9、线光谱：Eh和分子光谱的区分：和分子光谱的区分：UVVis；IR 谱线变宽的因素：谱线变宽的因素：1.Doppler 变寬：变寬：D2.Lorentz变寬（碰撞）：变寬（碰撞）：L3.Holtsmank变寬（共振）：变寬（共振）：R4.自然宽度（激发原子寿命）：自然宽度（激发原子寿命）：N 1 和和 2为主为主(10-3 nm)l窄带（谱线）吸取：窄带（谱线）吸取：l l 基态原子浓度基态原子浓度N0 与包围面积与包围面积 积分吸取系数积分吸取系数K 成正比成正比,l N0 K0 N0 c N0 N A K A K0 与峰值吸取系数K0 成正比.A=K c5 原子吸取值与原子浓度的关系原子吸取

10、值与原子浓度的关系12.2 原子吸取分光光度计原子吸取分光光度计与紫外可见分光光度计原子吸取分光光度计与紫外可见分光光度计 在仪器结构上的不同点：在仪器结构上的不同点：（1 1）接受锐线光源）接受锐线光源 （空心阴极灯）。（空心阴极灯）。（2 2）原子化器代替吸取池。原子化器代替吸取池。（3 3）分光系统在火焰与检测器之间。）分光系统在火焰与检测器之间。1.仪器的主要部件仪器的主要部件光源光源 空心阴极灯空心阴极灯(HCL)好用锐线光谱好用锐线光谱;一种元素一种灯一种元素一种灯 多元素空心阴极灯多元素空心阴极灯 强度灵敏度寿命不如HCL 供供应应待待测测元元素素的的特特征征光光谱谱。获获得得较

11、较高高的的灵灵敏敏度度和和精确度。精确度。光源应满足如下要求；光源应满足如下要求；（1 1）能放射待测元素的共振线）能放射待测元素的共振线 (放射线与吸取线的放射线与吸取线的00一样一样)（2 2）能放射锐线光谱）能放射锐线光谱 (放射线放射线1/21/2小于吸取线的小于吸取线的 1/2)1/2)（3 3）辐射光强度大，稳定性好。）辐射光强度大，稳定性好。空心阴极灯：结构如图所示空心阴极灯：结构如图所示 原子化器原子化器 作用：将试样中离子转变成原子蒸气作用：将试样中离子转变成原子蒸气 原子化方法：原子化方法：火焰法火焰法 无火焰法无火焰法电热高温石墨管，激光电热高温石墨管，激光火焰原子扮装置

12、火焰原子扮装置雾化器和燃烧器。雾化器和燃烧器。雾化器：结构如图雾化器：结构如图优点：仪器简洁优点：仪器简洁缺点：雾化效率低，缺点：雾化效率低，灵敏度低。灵敏度低。石墨炉原子扮装置石墨炉原子扮装置原子化过程分为干燥、灰化（去除基体）、原子化、净化（去除残渣）四个阶段，待测元素在高温下生成基态原子。优点：原子化程度高，试样用量少（1-100L），可测固体 及粘稠试样，灵敏度高，检测限低（10-12 g/L）缺点：雾化效率低，精密度差，测定速度慢，操作不够简便，装置困难。单色器单色器:多用光栅多用光栅检测系统检测系统:光电倍增管光电倍增管2.原子吸取分光光度计的类型 单光束原子吸取分光光度计 双光束

13、原子吸取分光光度计12.3 定量分析方法定量分析方法标准曲线法标准曲线法 标准加入法标准加入法 取若干份体积相同的试液（cX），依次按比例加入不同量的待测物的标准溶液（cO），定容后浓度为：cX，cX+cO，cX+2cO，cX+3cO，cX+4 cO 分别测得吸光度为：AX，A1，A2，A3，A4。以A对浓度c做图得始终线，图中cX点即待测溶液浓度。适用范围：基体影响大；困难样品中的微量物质12.4 试验技术试验技术样品处理样品处理 测定条件的选择测定条件的选择 干扰及其抑制干扰及其抑制 测定条件的选择测定条件的选择 分析线分析线 一般选待测元素的共振线作为分析线，测量高浓度时，也一般选待测元

14、素的共振线作为分析线，测量高浓度时，也可选次灵敏线可选次灵敏线 狭缝宽度狭缝宽度 无邻近干扰线（如测碱及碱土金属）时，选较大的通带，无邻近干扰线（如测碱及碱土金属）时，选较大的通带，反之（如测过渡及稀土金属），宜选较小通带。反之（如测过渡及稀土金属），宜选较小通带。空心阴极灯电流空心阴极灯电流在保证稳定和足够的辐射光的状况下，尽量选较低的电流。在保证稳定和足够的辐射光的状况下，尽量选较低的电流。原子化条件原子化条件 依据不同试样元素选择不同火焰类型；调整燃烧器高度，依据不同试样元素选择不同火焰类型；调整燃烧器高度，使元素通过火焰区原子浓度最大，灵敏度高，观测稳定性好。使元素通过火焰区原子浓度最大，灵敏度高，观测稳定性好。样品量样品量物理干扰物理干扰 试样在转移、蒸发过程中物理因素变更引起的干扰效应 主要影响试样喷入火焰的速度、雾化效率、雾滴大小等。可通过限制试液与标准溶液的组成尽量一样的方法来消退。电离干扰 原子电离使原子数削减 加入消电离剂（如碱金属）干扰及其抑制干扰及其抑制l应用与示例应用与示例1.1.药品、头发、体液中微量元素的测定药品、头发、体液中微量元素的测定2.2.水中微量元素的测定水中微量元素的测定3.3.水果、蔬菜中微量元素的测定水果、蔬菜中微量元素的测定