吳夢(mèng)雅

（中國(guó)石油大學(xué)（華東），山東青島 266580）

原子吸收

吳夢(mèng)雅

（中國(guó)石油大學(xué)（華東），山東青島 266580）

原子吸收法，也稱原子吸收分光光度法，是一種定量分析方法，依據(jù)是測(cè)元素的基態(tài)原子對(duì)其特征輻射線的吸收程度。主要論述原子吸收的原理，譜線輪廓及定量分析方法。

原子吸收；譜線輪廓；定量分析

1 原理

原子吸收法是基于：蒸汽中待測(cè)元素的氣態(tài)基態(tài)原子會(huì)吸收從光源發(fā)出的被測(cè)元素的特征輻射線，具有一定選擇性，由輻射減弱的程度求得樣品中被測(cè)元素的含量。

當(dāng)輻射通過(guò)原子蒸汽，且輻射頻率等于原子中電子由基態(tài)躍遷到較高能態(tài)所需要的能量的頻率時(shí)，原子從入射輻射中吸收能量，產(chǎn)生共振吸收。原子吸收光譜是由于電子在原子基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)之間躍遷產(chǎn)生的。每一種原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)均是獨(dú)特的，故原子有選擇性的吸收輻射頻率。因此，在所有情況下，均可產(chǎn)生反映該種原子結(jié)構(gòu)特征的原子吸收光譜。

2 原子吸收光譜的譜線輪廓

原子光譜本應(yīng)為線狀光譜，但實(shí)際上原子吸收光譜不是一條幾何線，而是有一定寬度。光譜線的寬度，是指譜線的半寬度，即最大吸收系數(shù)一半處的譜線輪廓上兩點(diǎn)之間的頻率或波長(zhǎng)差。

引起譜線變寬的原因有自然寬度，多普勒變寬和壓力變寬。

譜線的自然寬度，是指在無(wú)外界條件影響下的譜線寬度，由運(yùn)動(dòng)著的光量子之間的彈性碰撞所引起，與原子激發(fā)態(tài)壽命有關(guān)。其自然寬度一般是在Δ≈10-5nm，與熱變寬和壓力變寬相比多可以忽略。

譜線的熱變寬，多普勒變寬是由于原子在空間作熱運(yùn)動(dòng)而引起的譜線變寬。當(dāng)光源與檢測(cè)器之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和方向的不同，檢測(cè)器接收到的頻率也會(huì)隨之改變。一般多普勒變寬引起的波長(zhǎng)變寬值可用△D=7.162×10-70，計(jì)算求得。

譜線的壓力變寬，又稱碰撞變寬。壓力變寬是指粒子之間的相互碰撞引起的變寬。壓力變寬又分為兩種，洛倫茲變寬△L是指由不同粒子間碰撞引起的變寬；而霍爾茲馬克變寬△H是指同種粒子間碰撞引起的變寬，又稱共振線變寬。

在火焰原子化器中，碰撞大部分都發(fā)生在分析原子與火焰燃燒產(chǎn)物之間；在石墨爐原子化器中，既有原子之間的碰撞，又有原子與石墨管管壁的碰撞。

由于被分析元素與其他粒子碰撞時(shí)，自身能量一般減小，所以碰撞變寬一般表現(xiàn)為中心頻率低移或波長(zhǎng)紅移，同時(shí)使譜線輪廓變得不對(duì)稱。

洛倫茲變寬的大小，不僅隨局外氣體壓力增大而增大，而且因氣體性質(zhì)不同，變寬程度也不同，重氣體如Ar、N2引起峰位的紅移；輕氣體如He、Ne、H2等引起峰位的紫移。

在通常原子吸收光譜分析條件下，分析原子濃度都很低，因此霍爾茲馬克變寬大多可以忽略不計(jì)。

3 原子吸收光譜的定量分析

3.1原子吸收光譜定量分析的基本依據(jù)是郎伯比爾定律

在原子化溫度下，N總=N0+Nj，由玻爾茨曼方程分析可得，N總≈N0，同時(shí)樣品蒸汽中，氣態(tài)基態(tài)原子數(shù)目N0可以代表元素的原子總數(shù)N總，N總=k1 （ck1是與原子化器的噴霧效率、原子化效率有關(guān)的比例常數(shù)，它與T有關(guān)，T增加，k1增加）。根據(jù)朗伯-比耳定律的條件，原子吸收光譜法是同種元素發(fā)射的共振線，再被同種元素的氣態(tài)基態(tài)原子吸收，幾乎完全符合朗伯比爾定律的條件。因此，A=k2N總≈k2N0（k2是與元素的共振線j、參與吸收的原子層厚度即原子化裝置的燃燒縫長(zhǎng)有關(guān)的比例常數(shù)）。所以可得，A=k1k2c，令K=k1k2，則有：A=Kc。

因?yàn)樵游展庾V譜線并非一條直線，所以原子吸收與原子濃度的定量關(guān)系可以用兩種方法測(cè)定，一種是積分吸收法，另一種是峰值吸收測(cè)量法，實(shí)現(xiàn)峰值吸收測(cè)量，需要滿足兩個(gè)條件，首先光源發(fā)射線的半寬度應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸收線的半寬度，其次光源發(fā)射線的中心頻率應(yīng)與吸收線中心頻率重合。

3.2原子吸收光譜分析常用定量方法有標(biāo)準(zhǔn)曲線法，標(biāo)準(zhǔn)加入法，標(biāo)準(zhǔn)增量法

標(biāo)準(zhǔn)曲線法，又稱校正曲線法，即用校正曲線求得被測(cè)元素含量。第一步是用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)配置標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，被測(cè)溶液濃度為ci（i=。然后在標(biāo)準(zhǔn)條件下，依次測(cè)定各標(biāo)準(zhǔn)樣品的吸光度值A(chǔ)i（i=1，2，3，4…），并繪制校正曲線，即吸光度和濃度的關(guān)系曲線。在同樣條件下，測(cè)定樣品的吸光度值A(chǔ)x。在校正曲線上，根據(jù)被測(cè)元素的吸光度值A(chǔ)x查得其含量cx。

3.3原子吸收光譜分析是相對(duì)分析法，標(biāo)準(zhǔn)樣品和被分析樣品物理化學(xué)性質(zhì)的相似程度決定了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性

吸光度的加和性是標(biāo)準(zhǔn)加入法利用的原理。從這點(diǎn)考慮，要求當(dāng)被測(cè)元素含量對(duì)干擾組分含量的比值改變，試樣的基體效應(yīng)不得變化，即必須校正背景和空白值，消除系統(tǒng)相對(duì)誤差，且應(yīng)保證校正曲線是線性的。

標(biāo)準(zhǔn)加入法的操作為，在幾份等量的被分析試樣中分別加入濃度為5種不同量的被測(cè)定元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，并以空白溶液做參比，在標(biāo)準(zhǔn)條件下，依次測(cè)定它們的吸光度值A(chǔ)i（i=1，2，3，4，5），制作校正曲線，縱坐標(biāo)為吸光度，加入量為橫坐標(biāo)，校正曲線不通過(guò)原點(diǎn)。

校正背景吸收過(guò)后，試樣中不含被測(cè)定元素，校正曲線應(yīng)通過(guò)原點(diǎn)。校正曲線如果沒(méi)有通過(guò)原點(diǎn)，說(shuō)明試樣中含有被測(cè)元素，橫截距吸光度值的大小便體現(xiàn)了其含量的多少。將校正曲線延長(zhǎng)與橫坐標(biāo)交于一點(diǎn)，被測(cè)元素的含量cx可從原點(diǎn)至交點(diǎn)的距離讀出。

Atomic Absorption

Wu Meng-ya

Ground state atoms of the element measured degree of absorption atomic absorption spectrometry，atomic absorption spectrophotometry，also known，is a quantitative analysis method，based on its characteristic emission lines.This paper discusses the principles of atomic absorption line profi les and quantitative analysis.

atomic absorption line profi les；quantitative analysis

O657.31

A

1003-6490（2016）01-0023-02

2016-01-06

吳夢(mèng)雅（1994—），女，安徽安慶人，本科在讀，主要研究方向?yàn)榛瘜W(xué)的分析化學(xué)。