第1章原子吸收光谱分析的基本原理.doc

第章 1.2 原子结构与原子能级2.1 原子中电子的运动状态 1.2.2 原子的壳层结构 1.2.3 原子能级 1.2.4 原子的激发 1.3 原子吸收光谱的产生和特性 1.3.1 原子吸收光谱的产生 1.3.2 原子吸收光谱的谱线轮廓 1.3.3 原子吸收光谱的强度 1.4 原子吸收光谱分析的定量关系 1.4.1 原子吸收光谱分析的基本关系式 1.4.2 原子吸收光谱分析的实用关系式 1.4.3 影响原子吸收光谱分析的因素 1.5 原子吸收光谱分析的定量方法 1.5.1 标准曲线法 1.5.2 标准加入法 1.5.3 浓度直读法 1.5.4 试样稀释标样法 1.5.5 内标法 参考文献 第章 1.1 原子吸收光谱分析的特点 尽管原子吸收现象早在1802年就被伍朗斯顿(W.H.Wollaston)在研究太阳光谱时就发现了，但作为一种实用的现代仪器分析方法-原子吸收光谱分析法出现在1955年。当年澳大利亚科学家瓦尔西(A.Walsh)发表了著名论文‘原子吸收光谱在化学分析中的应用’(The application of atomic absorption spectra to chemical analysis)[1]，开创了火焰原子吸收光谱分析法。1959年俄罗斯学者里沃夫(Б.В.Львов)发表了著名论文‘在石墨炉内完全蒸发样品原子吸收光谱的研究’(Исследование атомных спектров поглощения путем полного испарения всщества в графитовой кювете)[2]，开创了石墨炉电热原子吸收光谱分析法。鉴于瓦尔西在建立和发展原子吸收光谱分析方面的历史功勋，里沃夫对发展石墨炉原子吸收光谱所做出的杰出贡献，1991年在挪威卑尔根召开的第27届国际光谱学大会和1997年在澳大利亚墨尔本召开的第30届国际光谱学大会(CSI)上分别授予瓦尔西和里沃夫第一届和第二届CSI奖。 原子吸收光谱分析法，又称原子吸收分光光度法，是基于从光源发出的被测元素特征辐射通过元素的原子蒸气时被其基态原子吸收，由辐射的减弱程度测定元素含量的一种现代仪器分析方法。其优点是： ⑴ 检出限低。火焰原子吸收光谱法(FAAS)的检出限可达到ng.ml-1级，石墨炉原子吸收光谱法(GFAAS)的检出限可达到~g。 ⑵ 选择性好。原子吸收光谱是元素的固有特征。 ⑶ 精密度高。相对标准偏差一般达到1％没有困难，最好可以达到0.3％或更好。 ⑷ 抗干扰能力强。一般不存在共存元素的光谱干扰。干扰主要来自化学干扰和基体干扰。 ⑸ 分析速度快。使用自动进样器，每小时测定几十个样品没有任何困难。 ⑹ 应用范围广。可分析周期表中绝大多数的金属与非金属元素，利用联用技术可以进行元素的形态分析，还可以进行同位素分析。利用间接原子吸收光谱法还可以分析有机化合物。 ⑺ 用样量小。FAAS进样量一般为3~6ml.min－1,微量进样量为10~50μl。GFAAS液体的进样量为10~30μl，固体进样量为毫克级。 ⑻ 仪器设备相对比较简单，操作简便。 不足之处是：主要用于单元素的定量分析；标准曲线的动态范围较窄，通常小于2个数量级。 1.2 原子结构与原子能级2.1 原子中电子的运动状态 原子由原子核和核外电子所组成。原子核是原子的中心体，荷正电，电子荷负电，总的负电荷数与原子核的正电荷数相等。电子沿核外的圆形或椭圆形轨道围绕着原子核运动，同时又有自旋运动。电子的运动状态由波函数ψ描述。求解描述电子运动状态的薛定谔方程，可以得到表征原子内电子运动状态的量子数n、、m，分别称为主量子数、角量子数和磁量子数。 主量子数n， 决定电子的主要能量E，n=1，2，3，4，…。 角量子数，不同的椭圆轨道能量有差别，在相同主量子数n的各种轨道中，角量子数l最小的最扁的椭圆轨道的能量最低。角量子数决定了电子绕核运动的总角动量。=0，1，2，3，…，n-1。 磁量子数m，在电磁场作用下，原子中的电子运动在空间的取向只能取一定的几个方向。所有半长轴相同、在空间不同取向的椭圆轨道，在有外加电磁场与原子内电子间的相互作用时，则能量不同，其能量大小不仅与主量子数n有关，而且与角量子数及磁量子数m有关。磁量子数m决定了电子绕核运动角动量在磁场方向的分量。对于每一个，有2+1个m值，m=0，±1，±2，…，±l，即角动量有2 +1个取向。 自旋量子数s , 电子在原子内部的运动既有绕核公转，又有自旋。电子自旋运动用自旋角动量s(h/2π)表征，s即=1/2。 对于氢原子和类氢离子，只有一个电子，电子的运动状态也就是原子的运动状态，可以用上述四个量子数来表征。对于多电子原子，闭合支壳层内的电子对总轨道角动量