小中大原子吸收分光基本原理
第一节 概论
一、光谱的种类和原子光谱分析
物质中的原子、分子永远处于运动状态。这种物质的内部运动,在外部可以辐射或吸收能量的形式(即电磁辐射)表现出来,而光谱就是按照波长顺序排列的电磁辐射。由于原子和分子的运动是多种多样的,因此光谱的表现也是多种多样的 。从不同的角度可把光谱分为不同的种类。
按照波长及测定方法,光谱可分为:
γ射线: (0.005∽1.4Å)
X射线: (0.1∽100 Å)
光学光谱: (100 Å∽300μm)
微波波谱: (0.3mm∽1m)
通常所说的光谱仅指光学光谱而言。
按外形,光谱又可分为连续光谱、带光谱和线光谱。
按电磁辐射的本质,光谱又可分为分子光谱和原子光谱。原子光谱可分为发射光谱、原子吸收光谱、原子荧光光谱和X—射线以及X—射线荧光光谱。原子吸收光谱分析是基于光谱的发射现象;原子吸收光谱分析是基于对发射光谱的吸收现象;原子荧光光谱分析是基于被光致激发的原子的再发射现象。
原子吸收光谱分析的波长区域在近紫外和可见光区。其分析原理是将光源辐射出的待测元素的特征光谱通过样品的蒸气时,被蒸气中待测的基态原子所吸收,由发射光谱被减弱的程度,进而求得样品中待测元素的含量。
二、原子吸收光谱分析的特点
1.选择性强
由于原子吸收谱线仅发生在主线系,而且谱线很窄,线重叠几率较发射光谱要小的多,所以光谱干扰较小,选择性强,而且光谱干扰容易克服。在大多数情况下,共存元素不对原子吸收光谱产生干扰。
2.灵敏度高
原子吸收光谱分析是目前最灵敏的方法之一。火焰原子吸收的相对灵敏度为μg/ml∽ng/ml。由于该方法的灵敏度高,使分析手续简化,可直接测定,缩短了分析周期,加快测量进程。
3.分析范围广
目前应用原子吸收法可测定的元素超过70种。就含量而言,既可测定低含量和主量元素,又可测微量、痕量甚至超痕量元素;就元素性质而言,既可测定金属元素、类金属元素,又可直接测定某些非金属元素,也可以间接测定有机物。
4.精密度好
火焰原子吸收法的精密度较好,在日常的微量分析中,精密度为1—3%。
原子吸收光谱分析的缺点在于每测一种元素就要使用一种元素灯而使得操作麻烦。对于某些基体复杂的样品分析,尚存在某些干扰问题需要解决。如何进一步提高灵敏度和降低干扰,仍是当前和今后原子吸收分析工作者研究的重要课题。
第二节 原子吸收分析原理
一、基态和激发态原子的分布
在热平衡条件下,激发态原子数和基态原子数遵循玻尔兹曼分布规律
gi 和ge分别为激发态和基态的统计权重,g=2J+1,J为该能态的总内量子数。K为玻尔兹曼常数。Ej为激发态能量。
在火焰温度(T)范围内,大多数的激发态原子数和基态原子数的比值Ni/Ne远小于1%。由于基态原子数目很大,温度对基态原子的影响是很小的。而且原子吸收所用火焰的温度变化不大。因此原子吸收分析具有较好的灵敏度和精密度。