06原子吸收法概念.ppt

第六章 原子吸收与原 子荧光光谱法 Atomic absorption spectrometry AAS and Atomic Fluorescence spectrometry AFS 原子吸收光谱仪 基于物质所产生的基态原子蒸气对特定谱线的吸收作用来进行定量分析的方法． 基本理论、仪器装置和分析方法，并简要介绍原子荧光光谱法． 火焰原子吸收光谱 原子吸收光谱法的特点 1、灵敏度高 （火焰法：1 ng/ml，石墨炉100-0.01 pg ； 2、精密度好 （火焰法：RSD 1%，石墨炉 3-5%） 3、选择性高 （可测元素达70个，相互干扰很小） 缺点：不能进行多元素同时分析，不能定性 问题 （一）不适合定性分析，但为何不用连续光源 （二）高温下原子会激发。 6-1 原子吸收光谱的理论基础 一、基态原子数与火焰温度的关系 1 吸收线能量与波长关系 当一定波长的光通过原子蒸气时，其中的基态原子A0将吸收具有一定能量的光子hv而跃迁到激发态A*，λ hc/ΔE 因此使入射光的强度减弱． 一般由基态跃迁至第一激发态所需能量最低。吸收谱线称为第一共振吸收谱线——主共振线 ——灵敏线，干扰小。 通常测量基态原子对特征谱线的吸收程度进行定量分析。 2 激发态和基态原子数的关系 在一定温度下，当达到热力学平衡 温度、压力和浓度不再发 生变化 时，在被测元素原子蒸气中，激发态原子数 Nj 和基态原子数 N0 之间的关系，可用玻尔兹曼方程式表示 6-1 ： [例] 已知钠原子的3s和3p能级对应的谱线波长为589.0 nm．3s能级和3p能级的统计权重分别为2和6，计算在2 500 K 3p激发态和3s基态的钠原子数的比值． 解： 3.37×10-19 J 同理可得2510K时两能级原子数的比值为 Ni/N0 1.79×10-4 温度升高10K，相应激发态的钠原子数增加4%．因此，以测定发射线为基础的分析方法应严格控制原子化温度． 升高温度，激发态原子数增加，发射谱线强度随之增大；但温度太高，又会使电离原子数增加，不利于以原子线为测量基础的测定． 在发射光谱分析中，应有一最佳激发温度． 通常的火焰温度下，激发态原子数与基态原子数的比值很小． 基态原子数可认为近似等于该元素的原子总浓度N0，即 表6-1 某些元素共振激发态与基态原子数之比Ni/N0 原子发射光谱发射线的强度与激发态的原子数Ni有关，它与温度呈指数关系变化． 原子吸收光谱吸收线的强度与基态原子数N0有关，它随温度的变化很小，基本上近似为原子总数N． 原子吸收受温度的影响小． 　　从理论上来讲，吸收和荧光分析方法的测定是以开始时未激发的原子为基础，故与温度的依赖关系较小．从上述例题可知，在2500K时，仅仅约0.017%的钠原子被热激发至高能态．而发射光谱则是以分析试样中这一小部分被激发的原子为基础．相反，吸收和荧光光谱是用99.98%未激发的原子产生分析信号．值得注意的是，温度提高10K，增加了4%的激发态原子，这个比例相应未激发原子来说，是微不足道的． 通常升高温度，可以提高原子化的效率并增加气态原子数． 温度升高，多普勒效应加强，微粒运动速度加快，导致谱线变宽和峰高降低．温度的变化也影响试样离子化的程度，即影响分析试样非离子化的浓度． 对原子吸收和原子荧光光谱中的定量测定也需要合理控制温度． 在原子化器中，N0基态原子数远比激发态原子数Ni大，约大104． 基于测量大量原子的吸收和荧光光谱法要比发射光谱的灵敏度高． 吸收测量的是A lg I0/I ，当I0与I很接近时，产生很大的相对误差． 吸收和发射光谱在灵敏度上是互相补充的，可能吸收光谱对某些元素测定有利，而发射光谱可能对另外一些元素有利． 荧光光谱的灵敏度最高． 3 原子发射线与原子吸收线的比较 原子发射光谱发射线的强度与激发态的原子数Ni有关，它与温度呈指数关系变化，所以发射光谱受温度的影响严重． 而原子吸收光谱吸收线的强度与基态原子数N0有关，它随温度的变化很小，基本上近似为原子总数N． 原子吸收受温度的影响小，所以原子吸收光谱的精密度和准确度． 原子吸收光谱与原子发射光谱相比较的另一个优点是谱线数目少，相互重叠干扰的程度小得多． 一个元素的谱线数目，直接取决于该元素原子内能级的数目．从理论上讲，发射线的数目为每两能级间的跃迁数，即n取2的组合Cn2 ；原子吸收光谱只涉及由基态产生的跃迁，因此吸收线的数目为（n-1）． 发射线与吸收线 原子受到外部能量的激发，发出一定波长的电磁辐射，称之为发射线。 当光源发出的电磁辐射被同种元素的基态原子吸收，某些波长的谱线辐射强度会减弱，把这些强度减弱的谱线称为吸收谱线或吸收线。 二、 原子吸收线的宽度 吸收线的特点表征 （1）