原子吸收光谱的产生

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  • 所属分类:基础化学类

原子吸收光谱的产生

实验原理

原子吸收是一个受激吸收跃迁的过程。当有辐射通过自由原子蒸气,且入射辐射的频率等于原子中外层电子由基态跃迁到较高能态所需能量的频率时,原子就产生共振吸收。原子吸收分光光度法就是根据物质产生的原子蒸气对特定波长光的吸收作用来进行定量分析的。原子吸收光的波长通常在紫外和可见区。


实验步骤

一、原子吸收光谱的产生

       原子吸收是一个受激吸收跃迁的过程。当有辐射通过自由原子蒸气,且入射辐射的频率等于原子中外层电子由基态跃迁到较高能态所需能量的频率时,原子就产生共振吸收。原子吸收分光光度法就是根据物质产生的原子蒸气对特定波长光的吸收作用来进行定量分析的。            

       原子吸收光的波长通常在紫外和可见区。

QQ图片20191104155308.png

       当光源发射的某一特征波长的辐射通过原子蒸气时,被原子中的外层电子选择性地吸收,使透过原子蒸气的入射辐射强度减弱,其减弱程度与蒸气相中该元素的原子浓度成正比。当实验条件一定时,蒸气相中的原子浓度与试样中该元素的含量(浓度)成正比。因此,入射辐射减弱的程度与试样中该元素的含量(浓度)成正比。其定量关系式是:

QQ图片20191104155955.png

             式中:— 吸光度;

                                                   I— 入射辐射强度;

                                                    透过原子蒸气吸收层的透射辐射强度;

                                                   吸收系数;

                                                  — 样品溶液中被测元素的浓度;

                                                  — 原子吸收层的厚度。

       当在一定条件下达到热平衡后,处在激发态和基态的原子数的比值遵循Boltzman分布:

QQ图片20191104160656.png


                                         式中:   Ni,N0        激发态和基态原子数

                                                       gi, g0       激发态和基态统计权重

                                                       K                 Boltzman常数

                                                       T                 热力学温度

                                                       E               激发能


      由此可以看出:

QQ图片20191104163152.png

二、原子吸收线的轮廓

       原子吸收线指强度随频率变化的曲线,从理论上讲原子吸收线应是一条无限窄的线,但实际上它有一定宽度。

  1.  自然宽度

       由于激发寿命原因,原子吸收线有一定自然宽度,约为10-5 nm

  2.  Dopple 变宽

       由于原子的热运动而引起的变宽

  3.  压力变宽

       压力变宽指压力增大后,原子之间相互碰撞引起的变宽。分为:

       Lorentz 变宽:指被测元素原子和其它粒子碰撞引起的变宽(<10-3nm );

       Holtsmart 变宽:指同种原子碰撞引起的变宽。在原子吸收法中可忽略。

  4.  原子吸收线的轮廓

       综合上述因素,实际原子吸收线的宽度约为10-3nm数量级



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