当前课程知识点:仪器分析 > 4.原子吸收光谱法 > 4.2 基本理论 > 视频
同学们好
下面我们讲述
原子吸收分光光度法的
基本原理
第二节基本原理
一、原子吸收的过程
当适当波长的光通过
含有基态原子的蒸气时
基态原子就可以吸收
某些波长的光而从基态
被激发到激发态
从而产生原子吸收光谱
二、原子吸收光谱的产生及共振线
基态原子吸收电能
热能或光能
从基态跃迁至第一激发态
产生的谱线为共振吸收线
激发态不稳定
很快返回至基态
产生共振发射线
共振线
共振发射线和共振吸收线
的总称
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
2)各种元素的基态→第一激发态
最易发生,吸收最强
最灵敏线 — 特征谱线
通常作为分析线
3)利用特征谱线可以进行定量分析
三 、原子吸收光谱的谱线轮廓
(一)谱线轮廓
从理论上讲
原子的吸收线是绝对单色的
但实际上原子吸收线
并非是单色的几何线
而是有宽度的
大约10的-3次方nm
即有一定轮廓
如图:原子吸收光谱轮廓图
K为吸收系数
ν为频率;
吸收最大处所对应的频率
叫中心频率ν 0;
最大吸收值叫峰值吸收K0 ;
最大吸收值的一半处
所对应的宽度叫谱线宽度
用△ν表示
(二)谱线变宽
原子的吸收光谱线具有
一定宽度的原因有以下几个
1.谱线的自然宽度
激发态原子的平均寿命有关
约在10的-5次方nm数量级
2.多普勒变宽(热变宽)
由于原子热运动引起的
其宽度约为10的-3次方nm数量级
3.压力变宽:
由于同类原子或与其它粒子
(分子、原子、离子、电子等)
相互碰撞而造成的吸收谱线变宽
其宽度也约为10的-3次方nm数量级
劳伦兹变宽
待测原子和其他原子碰撞。
赫鲁兹马克变宽
同种原子碰撞
4. 场致变宽
在场致的的作用下
电子能级进一步发生分裂
而导致的变宽效应
在原子吸收分析中
场变宽不是主要变宽
5. 自吸与自蚀
光源(如空心阴极灯)中
同种气态原子吸收了
由阴极发射的共振线所致
与灯电流和待测物浓度有关
在1000~3000K状态
多普勒变宽和压力变宽
是谱线变主要因素
四、 原子吸收光谱的测量
(一) 积分吸收
若将原子蒸气吸收的全部能量
即谱线下所围面积测
量出(积分吸收)
是一种绝对测量方法
但现 在的分光装置无法实现
钨丝灯光源和氘灯
经分光后
光谱通带0.2nm
而原子吸收线的半宽度:
10的-3次方nm
若用一般光源照射时
吸收光的强度变化
仅为入射光强0.5%,
吸收部分所占的比例很小
灵敏度极差
(二) 峰值吸收
为了测定K0值
使用的光源必须是锐线光源
锐线光源:是发射线半宽度
远小于吸收线半宽度的光源
如空心阴极灯
锐线光源需要满足的条件
1. 光源发射线半宽度
小于吸收线半宽度
2.发射线与吸收线的
中心频率一致
如图:这时发射线的轮廓
可看作一个很窄的矩形
即峰值吸收系数Kv
在此轮廓内不随频率而改变
吸收只限于发射线轮廓内
A=KLN0此式表明
当使用锐线光源时
吸光度 A与单位体积原子蒸气中
待测元素的基态原子数 N0成正比
五、 基态原子数
与原子吸收定量基础
在高温下
处于热力学平衡状态时
单位体积的基态原子数N0
与激发态原子数Ni之间
遵守Boltzmann分布定律
式中,Ni与N0分别为
激发态与基态的原子数
gi与g0为激发态
与基态能级的统计权重
它表示能级的简并度
k为Boltzmann常数
T为热力学温度
Ei为激发能
可见,Ni/N0的大小
主要与“波长”
及“温度”有关
在原子吸收光谱法中
原子化温度一般小于3 000K
大多数元素的
最强共振线都低于600nm
Ni/N0值绝大部分都在10的-3次方以下
激发态和基态原子数之比
小于千分之一
激发态原子可以忽略
因此,可以认为
基态原子数N0近似地等于
总原子数N。N0 ∝c
若控制条件
使进入火焰的试样
保持一个恒定的比例
则 A溶液中待测元素的浓度
成正比
因此,在一定浓度范围内
A=K·c
此即为原子吸收分光光度法
定量基础
本节课我们讲述了
原子吸收的过程
原子吸收光谱的产生及共振线
原子吸收光谱的谱线轮廓
原子吸收光谱的测量
基态原子数
与原子吸收定量基础A=K·c
同学们再见
-1.1绪论
--知识点导入
--教学目标
--教学视频
--课件PPT
--讨论:很多仪器分析方法的开创者曾获得诺贝尔奖,试介绍一位
--小结
-1.2 分析仪器的性能参数表征
--精密度
--灵敏度
--稳定性
--分辨率
--响应时间/速度
--定量分析方法
-1.3 仪器分析实验室安全
--实验室安全
--实验室用水
--常用器皿的洗涤
-章节测验
--章节测验
-2.1 概述
--知识导入
--教学目标
--课件
--视频
--小结
-2.2 基本原理
--知识导入
--教学目标
--课件
--视频
--小结
-2.3 吸收带波长位置的影响因素
--知识导入
--教学目标
--课件
--视频
--小结
-2.4 分子结构与吸收光谱
--知识导入
--教学目标
--课件
--视频
--小结
-2.5 紫外-可见分光光度计及其应用
--知识导入
--教学目标
--课件
--视频
--小结
-2.6 知识总结与典型例题
--知识总结
--典型例题
-2.7 知识拓展
--发展史话
--典型应用
-章节测验
--章节测验【紫外可见光分光光度法】
-3.1 基本知识
--知识导入
--教学目标
--课件
--视频
--小结
-3.2 红外吸收光谱仪及其应用
--知识导入
--教学目标
--课件
--视频
--小结
-3.3 知识总结与典型例题
--知识总结
--典型例题
-3.4 知识拓展
--发展史话
--典型应用
-章节测验
--章节测验
-4.1 概述
--知识导入
--教学目标
--课件
--视频
--小结
-4.2 基本理论
--知识导入
--教学目标
--课件
--视频
--小结
-4.3 原子吸收分光光度计
--知识导入
--教学目标
--课件
--视频
--小结
-4.4 干扰及其消除方法
--知识导入
--教学目标
--课件
--视频
--讨论:原子吸收光谱法存在哪些主要的干扰?如何尽可能的减少或消除?
-4.5 原子吸收分析方法
--知识导入
--教学目标
--课件
--视频
--讨论:简述标准加入法和标准曲线法的异同及其使用注意事项。
-4.6 知识总结与典型例题
--知识总结
--典型例题
-4.7 知识拓展
--发展史话
--典型应用
-章节测验
--章节测验
-5.1 概述
--知识导入
--教学目标
--课件
--视频:概述
-5.2 离子选择性电极
--知识导入
--教学目标
--课件
-5.3 直接电位法
--知识导入
--教学目标
--课件
--视频:直接电位法
-5.4 电位滴定法
--知识导入
--教学目标
--课件
--视频:电位滴定法
-5.5 知识总结与典型例题
--知识总结
--典型例题
-5.6 知识拓展
--发展史话
--典型应用
-章节测验
--章节测验
-6.1 色谱分析法概述
--知识导入
--教学目标
--课件
--视频
--小结
-6.2 色谱分析基本理论
--知识导入
--教学目标
--课件
--视频
--讨论:塔板理论
--讨论:速率理论
--讨论:根据速率理论,色谱分析中影响塔板高度的因素有哪些?
--小结
-6.3 色谱分析定性定量方法
--知识导入
--教学目标
--课件
--视频
--小结
-6.4 知识总结与典型例题
--知识总结
--典型例题
-章节测验
--章节测验
-7.1 气相色谱仪
--知识导入
--教学目标
--课件
--视频
--讨论交流:什么是气相色谱法?有何特点?如何进行气相色谱法的分类?
--讨论交流:气相色谱仪由哪些部件组成?各部件的功能是什么?
--讨论交流:简述TCD和FID检测器的工作原理,各适用于检测哪些类型物质?
--知识小结
-7.2 气相操作条件的选择与应用
--知识导入
--教学目标
--课件
--视频
--讨论交流:气相色谱分析中,需要选择的操作条件有哪些?应如何进行选择?
--讨论交流:试述“相似相溶”原理应用于固定液选择的合理性及其存在的问题
--知识小结
-7.3 知识总结与典型例题
--知识总结
--典型例题
-7.4 知识拓展
--发展史话
--典型应用
--分析方法的建立
-章节测验
--章节测验
-8.1 高效液相色谱的特点与仪器
--知识导入
--教学目标
--课件
--视频
--知识小结
-8.2 液相分离主要类型及其原理
--知识导入
--教学目标
--课件
--视频
--知识小结
-8.3 液相色谱的固定相与流动相
--知识导入
--教学目标
--课件
--视频
--知识小结
-8.4 液相操作条件的选择与应用
--知识导入
--教学目标
--课件
--视频
--讨论交流:HPLC分析中,影响HPLC分离的因素有哪些?如何优化选择?
--讨论交流:HPLC梯度洗脱优化原则是什么?与气相色谱的程序升温有何异同点?
--知识小结
-8.5 知识总结与典型例题
--知识总结
--典型例题
-8.6 知识拓展
--发展史话
--典型应用
-章节测验
--章节测验
-9.1 分子发射光谱法
--知识导入
--教学目标
--课件
-9.2 质谱法
--知识导入
--教学目标
--课件
--视频:质谱法
--讨论:质谱有哪些常用的离子源,比较它们各自特点和应用范围。
--知识总结
--典型例题
-9.3 核磁共振波谱法
--知识导入
--教学目标
--课件
--小结
--典型例题
-章节测验
--章节测验【荧光法】
-10.1虚拟仿真实验项目
-期末考试