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下一节:讨论:简述原子吸收光谱产生的基本原理有哪些?

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视频课程教案、知识点、字幕

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

仪器分析课程列表:

1.绪论

-1.1绪论

--知识点导入

--教学目标

--教学视频

--课件PPT

--讨论:仪器分析和化学分析的区别与联系

--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

--检出限和动态响应范围

--定量分析方法

--电子天平的正确使用与维护

-1.3 仪器分析实验室安全

--仪器分析地位与作用

--实验室安全

--实验室用水

--常用器皿的洗涤

--气体钢瓶的使用及注意事项

--控制和消除误差的方法

-章节测验

--章节测验

2.紫外-可见吸收光谱法

-2.1 概述

--知识导入

--教学目标

--课件

--视频

--讨论:分子吸收光谱的产生形式有哪些?

--小结

-2.2 基本原理

--知识导入

--教学目标

--课件

--视频

--动画:紫外吸收光谱法测量原理

--讨论: 有机化合物的价电子跃迁有几种类型?

--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

--讨论:何为溶剂效应?

--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

--动画:吸收光谱曲线对物质的定性分析

--讨论:何为助色团和生色团?

--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

--动画:紫外吸收光谱法外标法分析操作

--动画:紫外-可见分光计使用介绍

--讨论:比较单光束、双光束、双波长分光光度计的异同

--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

--723C可见分光光度计操作规程

--TU-1810紫外-可见分光光度计操作规程

--T6紫外可见分光光度计操作规程

-章节测验

--章节测验【紫外可见光分光光度法】

3.红外吸收光谱法

-3.1 基本知识

--知识导入

--教学目标

--课件

--视频

--动画:分子的基本振动形式

--讨论:红外光谱定性分析的基本依据是什么?

--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

--动画:红外吸收光谱仪工作原理

--动画:迈克尔逊干涉仪原理

--讨论:在红外光谱法中常用的溶剂有哪些?

--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

--Nicolet is5红外光谱仪操作规程

--PerkinElmer 红外光谱仪操作规程

-章节测验

--章节测验

4.原子吸收光谱法

-4.1 概述

--知识导入

--教学目标

--课件

--视频

--讨论:原子吸收光谱法与紫外可见分光光度法比较

--小结

-4.2 基本理论

--知识导入

--教学目标

--课件

--视频

--讨论:简述原子吸收光谱产生的基本原理有哪些?

--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

--动画:原子吸收光谱法(火焰法)分析过程

--动画:原子吸收光谱法(火焰法)工作原理

--动画:原子吸收光谱法(石墨炉法)工作原理

--讨论:简述原子吸收分光光度计的工作原理

--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

--动画:原子吸收燃烧器高度对火焰法测定的影响

--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

--TAS-990AFG型火焰原子吸收分光光度计操作规程

--TAS-990AFG型石墨炉原子吸收分光光度计操作规程

-章节测验

--章节测验

5.电位分析法

-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

--视频:离子选择性电极(1)

--视频:离子选择性电极(2)

--讨论:电分析方法的优点有哪些?

-5.3 直接电位法

--知识导入

--教学目标

--课件

--视频:直接电位法

--讨论:液接电位产生的原因是什么?

-5.4 电位滴定法

--知识导入

--教学目标

--课件

--视频:电位滴定法

--讨论:盐桥的使用条件是什么?

-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

--PHS-3C型pH计操作规程

--ZDJ-400全自动多功能滴定仪操作规程

-章节测验

--章节测验

6.色谱分析导论

-6.1 色谱分析法概述

--知识导入

--教学目标

--课件

--视频

--讨论:依据流动相的差异,色谱分析法可分为哪几类?

--讨论:色谱图中可以得到什么哪些信息?

--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:如何提高分离效果?

--讨论:色谱分离的本质是什么?

--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

--讨论:色谱分析的定性分析方法有哪些?

--讨论:色谱分析中,常用的定量分析方法有哪些?

--讨论:如何利用外标法获得待测组分的含量?

--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.气相色谱法

-7.1 气相色谱仪

--知识导入

--教学目标

--课件

--视频

--动画:气相色谱系统工作原理

--动画:FID检测器工作原理

--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

--动画:分流与不分流进样

--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:程序升温

--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

--Agilent-7890气相色谱仪操作规程

--岛津GC2014A气相色谱仪操作规程

--赛默飞TRACE 1300气相色谱仪操作规程

--全自动氢气发生器的使用

-章节测验

--章节测验

8.高效液相色谱法

-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

--动画:液相色谱系统工作原理

--动画:六通进样阀工作原理

--动画:DAD检测器工作原理

--讨论交流:液相色谱仪为什么要采用高压?

--讨论交流:液相色谱与气相色谱有何异同点?

--讨论交流:HPLC由哪些部件组成?各部件具有什么功能?

--讨论交流:HPLC分析中常用的检测器有哪些?

--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

--讨论交流:HPLC分离原理

--讨论交流:如何根据样品分析实际确定合适的分离类型?

--讨论交流:离子色谱法

--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

--讨论交流:正相色谱与反相色谱

--讨论交流:液相色谱流动相在选择时应注意哪些问题?

--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

--Agilent 1260高效液相色谱仪操作规程

--Agilent1100高效液相色谱仪操作规程

--Waters2695 高效液相色谱仪操作规程

--岛津LC-20ATvp高效液相色谱仪操作规程

-章节测验

--章节测验

9.其他分析方法(选修)

-9.1 分子发射光谱法

--知识导入

--教学目标

--课件

--视频:分子发射光谱法

--视频:荧光光谱及分析方法

--讨论:荧光分析仪的单色器和检测器

-9.2 质谱法

--知识导入

--教学目标

--课件

--视频:质谱法

--动画:气质联用仪工作原理

--动画:EI离子源工作原理

--动画:四级杆分析器工作原理

--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

--气相色谱-质谱联用技术发展史话

--气相色谱-质谱联用技术的典型应用

--Agilent 7890-5975气质联用仪操作规程

-9.3 核磁共振波谱法

--知识导入

--教学目标

--课件

--视频:核磁共振波谱法

--讨论:嵌段共聚物中嵌段单元组成比的分析

--小结

--典型例题

-章节测验

--章节测验【荧光法】

10.虚拟仿真训练

-10.1虚拟仿真实验项目

--虚拟仿真实验项目介绍

期末考试

-期末考试

视频笔记与讨论

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