原子吸收分析法

《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分析法的基础，之后迅速发
展。
原子吸收光谱法的特点
特点： (1) 灵敏度高，检出限低，10-9～10-12 g·mL-1。
(2) 准确度高，相对误差，1%～5%。
(3) 选择性高，一般情况下共存元素不干扰。
(4) 应用广，可测定70多个元素（各种试样中）。
（4）自吸变宽
光源空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所 吸收产生自吸现象。灯电流越大，自吸现象越严重。
（5）场致变宽
外界电场、带电粒子、离子形成的电场及磁场的作 用使谱线变宽的现象。影响较小。
综上所述，在一般分析条件下温度变宽（多普勒变 宽） ΔvD和劳伦兹变宽ΔvL为主。
2. 积分吸收
连续光源如钨丝灯、氘灯，经分光后，光谱通带0.2 nm。而原子吸收线半宽度：10-3nm。如图：
VD 7.162 107 V0
T M
（3）压力变宽（劳伦兹变宽，赫鲁兹马克变宽）ΔvL
由于原子相互碰撞使能量发生稍微变化。 劳伦兹（Lorentz）变宽： 待测原子和其他原子碰撞。随原子区压力增加而增大。 赫鲁兹马克（Holtsmark）变宽（共振变宽）： 同种原子碰撞。浓度高时起作用。在原子吸收中可忽略。 在通常的条件下，压力变宽起重要作用的主要是劳伦 兹 变 宽 ， 与 多 普 勒 变 宽 具 有 相 同 的 数 量 级 （ 1×10-3 ～ 5×10-3 nm）。
基态第一激发态,吸收一定频率的辐射能量。 产生共振吸收线（简称共振线） 吸收光谱
激发态基态 发射出一定频率的辐射。 产生共振发射线（也简称共振线） 发射光谱
特征吸收
基态元素M
E
激发态M*
特征辐射
共振线
原子的能级与跃迁
E3 E2
A 产生吸收光谱
B 产生发射光谱
E0 基态能级 E1、E2、E3、激发态能级
原子吸收分光光度法
学习目标：
通过本章学习，掌握原子吸收分光光 度法的基本原理；熟悉原子吸收分光光度 计的构造、使用和维护保养的方法；掌握 定量分析方法中的标准曲线法、标准加入 法、内标法；掌握方法评价指标；了解仪 器测定条件的选择及干扰的来源及其消除 方法。
原子吸收光谱法
3.1 概述 3.2 原子吸收光谱法的基本原理 3.3 仪器类型与结构 3.4 干扰及其抑制 3.5 操作条件选择与应用
3.1 概述
原子吸收光谱法（Atomic Absorption Spectrometry, AAS）又称原子吸收分光光度法。
原子吸收光谱法是基于试样蒸气相中被测元素 的基态原子对由光源发出的该原子的特征性窄频辐 射产生共振吸收，其吸光度在一定范围内与蒸气相 中被测元素的基态原子浓度成正比，以此测定试样 中该元素含量的一种仪器分析方法。
（KV：该光线的吸收系数）
1.谱线变宽与谱线轮廓表征
原子结构较分子结构简单，理论上应产生线状光谱吸 收线。
实际上用特征吸收频率辐射光照射时，获得一峰形吸 收(具有一定宽度)。
由：It=I0e-KvL ， 透射光强度 It和吸收系 数及辐射频率有关。
以Kv与 作图。
谱线为什么变宽？峰如何表征？
谱线变宽与谱线轮廓表征
若用连续光源照射时，吸 收光的强度变化仅为0.5%。 灵敏度极差。
理论上：
π e2
Kvdv mc N0 f
讨论
Kvdv
电子从基态跃迁到能量最
A
B
低的激发态(称为第一激发态) E1 时要吸收一定频率的光，这种
谱线称为共振吸收线； 当它再跃迁回基态时，则
E0 发射出同样频率的光(谱线)， 这种谱线称为共振发射线(它
们都简称共振线)。
元素的特征谱线
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: 跃迁吸收能量不同——具有特征性，共振线又称为 特征谱线。
2）各种元素的基态第一激发态 最易发生，吸收最强，灵敏度最高，共振线又称为
最灵敏线。
E3
3）利用原子蒸气对特征谱线的吸收
可以进行定量分析
E2
（共振线又称为分析线）。
E1
AB
E0
1.谱线变宽与谱线轮廓表征
入射频率为，光强为I0的光通过浓度为c, 光程为L后原 子蒸汽后光强降为IV
I0
原子蒸汽
IV
L
A = logI0/IV = KVL
➢
元素70多个: 含金属、两性元素及非金属元素。
➢
含量: 高、中、低。
➢
样品状态: 气体、液体、固体。
➢
可以进行微量分析: 液体取样量5～100μL，固体0.05～30mg
局限性：
难熔元素、非金属测定困难，测定不同元素时需要更换 元素灯，不能同时测多元素。仅用于定量分析。
3.2 原子吸收光谱法分析的基本原理
（2）温度变宽（多普勒变宽） ΔvD 由于辐射原子在空间作无规则热运动，与观测器
两者之间形成相对位移运动，从而发生多普勒效应，
产生的谱线变宽叫热变宽。以ΔVD表示。ΔVD约为
1×10-3～5×10-3 nm，是造成原子吸收谱线宽度的主 要因素。多普勒变宽随温度升高、谱线中心频率增大 和原子量减小而增宽。
紫外 可 见 光 谱 法
原子 吸 收 光 谱 法
AAS与UV-Vis的异同点
相似之处
不同之处
吸收机理 光源 仪器排布
光源
均
单色器
属 工 吸收池
于 作 检测器
吸波
连续光 源
分子吸收 （钨灯 带状光谱 、
(10nm) 氘灯）
光源→ 单色器→ 吸收池→ 检测器
收段
光 190
谱 ～ 锐线光源
的 900 原子化
范 nm 单色器
畴
检测器
锐线光 锐线光源→
原子吸收
源Baidu Nhomakorabea
原子化器
线状光谱 （空心 →
(10-3nm) 阴极 单色器→
灯） 检测器
图3-1 比色法与原子吸收法设备比较
原子吸收现象：原子蒸气对其原子共振辐射吸收 的现象。
1802年人们已发现原子吸收现象；
澳大利亚物理学家 Walsh A（瓦尔西）发表了著名 论文：
表征吸收线轮廓(峰)的参数：
中心频率0 (峰值频率) ，
最大吸收系数对应的频率； 中心波长：λ(nm)
半 宽 度：Δ0
吸收峰变宽原因：
取决于两方面的因素：一类是由原子性质所决定 的，例如自然宽度；另一类是外界影响所引起的， 例如温度变宽、压力变宽等。
（1）自然宽度
照射光具有一定的宽度，这种宽度称为自然宽度， 以ΔVN表示。ΔVN约为10-6～10-5 nm，自然宽度与其他 原因所引起的谱线宽度小得多，所以可以忽略不计。