什么是原子吸收光谱,高中原子物理1、不同的元素都有自己不同的谱线叫特征谱线!也就是说它可以发射有一定频率关系的光!2、其实不同元...
什么是原子吸收光谱 高中原子物理
2、其实不同元素的原子也是可以吸收光子的,可以吸收的光必须是他们可以发出的光!
3、当原子吸收了某个频率的光,就会跃迁至高能级,高能级不稳定,就会再跃迁到低能级同时放出刚才吸收的这种光,但是这时候放射的光是向各个方向都有的!!所以有一束光束如果被原子吸收后又放出来,由于这时候放出来的光向各个方向都有,所以在原角度接受到光谱似乎缺了某个特定的频率的光(因为亮度变暗了) 这种光谱就是吸收光谱!!
比如说太阳光,在空气中,被空气中某种元素的原子吸收再放出后,就会有几条暗纹!!其实这就是光在空气中散射的根本原因!!!!
什么叫做原子吸收光谱法?
原子吸收光谱,又称原子分光光度法,是基于待测元素的基态原子蒸汽对其特征谱线的吸收,由特征谱线的特征性和谱线被减弱的程度对待测元素进行定性定量分析的一种仪器分析的方法。
原子吸收光谱法 (AAS)是利用气态原子可以吸收一定波长的光辐射,使原子中外层的电子从基态跃迁到激发态的现象而建立的。由于各种原子中电子的能级不同,将有选择性地共振吸收一定波长的辐射光,这个共振吸收波长恰好等于该原子受激发后发射光谱的波长。当光源发射的某一特征波长的光通过原子蒸气时,即入射辐射的频率等于原子中的电子由基态跃迁到较高能态(一般情况下都是第一激发态)所需要的能量频率时,原子中的外层电子将选择性地吸收其同种元素所发射的特征谱线,使入射光减弱。特征谱线因吸收而减弱的程度称吸光度A,在线性范围内与被测元素的含量成正比:A=KC 式中K为常数;C为试样浓度;K包含了所有的常数。此式就是原子吸收光谱法进行定量分析的理论基础。 由于原子能级是量子化的,因此,在所有的情况下,原子对辐射的吸收都是有选择性的。由于各元素的原子结构和外层电子的排布不同,元素从基态跃迁至第一激发态时吸收的能量不同,因而各元素的共振吸收线具有不同的特征。由此可作为元素定性的依据,而吸收辐射的强度可作为定量的依据。AAS现已成为无机元素定量分析应用最广泛的一种分析方法。该法主要适用样品中微量及痕量组分分析。
原子吸收光谱线并不是严格几何意义上的线,而是占据着有限的相当窄的频率或波长范围,即有一定的宽度。原子吸收光谱的轮廓以原子吸收谱线的中心波长和半宽度来表征。中心波长由原子能级决定。半宽度是指在中心波长的地方,极大吸收系数一半处,吸收光谱线轮廓上两点之间的频率差或波长差。半宽度受到很多实验因素的影响。
影响原子吸收谱线轮廓的两个主要因素:
1、多普勒变宽。多普勒宽度是由于原子热运动引起的。从物理学中已知,从一个运动着的原子发出的光,如果运动方向离开观测者,则在观测者看来,其频率较静止原子所发的光的频率低;反之,如原子向着观测者运动,则其频率较静止原子发出的光的频率为高,这就是多普勒效应。原子吸收分析中,对于火焰和石墨炉原子吸收池,气态原子处于无序热运动中,相对于检测器而言,各发光原子有着不同的运动分量,即使每个原子发出的光是频率相同的单色光,但检测器所接受的光则是频率略有不同的光,于是引起谱线的变宽。
2、碰撞变宽。当原子吸收区的原子浓度足够高时,碰撞变宽是不可忽略的。因为基态原子是稳定的,其寿命可视为无限长,因此对原子吸收测定所常用的共振吸收线而言,谱线宽度仅与激发态原子的平均寿命有关,平均寿命越长,则谱线宽度越窄。原子之间相互碰撞导致激发态原子平均寿命缩短,引起谱线变宽。碰撞变宽分为两种,即赫鲁兹马克变宽和洛伦茨变宽。 赫鲁兹马克变宽是指被测元素激发态原子与基态原子相互碰撞引起的变宽,称为共振变宽,又称赫鲁兹马克变宽或压力变宽。在通常的原子吸收测定条件下,被测元素的原子蒸气压力很少超过10-3mmHg,共振变宽效应可以不予考虑,而当蒸气压力达到0.1mmHg时,共振变宽效应则明显地表现出来。洛伦茨变宽是指被测元素原子与其它元素的原子相互碰撞引起的变宽,称为洛伦茨变宽。洛伦茨变宽随原子区内原子蒸气压力增大和温度升高而增大。 除上述因素外,影响谱线变宽的还有其它一些因素,例如场致变宽、自吸效应等。但在通常的原子吸收分析实验条件下,吸收线的轮廓主要受多普勒和洛伦茨变宽的影响。在2000-3000K的温度范围内,原子吸收线的宽度约为10-3-10-2nm。
原子吸收光谱(Atomic Absorption Spectroscopy,AAS),又称原子分光光度法,是基于待测元素的基态原子蒸汽对其特征谱线的吸收,由特征谱线的特征性和谱线被减弱的程度对待测元素进行定性定量分析的一种仪器分析的方法。
原子吸收光谱法 (AAS)是利用气态原子可以吸收一定波长的光辐射,使原子中外层的电子从基态跃迁到激发态的现象而建立的。由于各种原子中电子的能级不同,将有选择性地共振吸收一定波长的辐射光,这个共振吸收波长恰好等于该原子受激发后发射光谱的波长。当光源发射的某一特征波长的光通过原子蒸气时,即入射辐射的频率等于原子中的电子由基态跃迁到较高能态(一般情况下都是第一激发态)所需要的能量频率时,原子中的外层电子将选择性地吸收其同种元素所发射的特征谱线,使入射光减弱。特征谱线因吸收而减弱的程度称吸光度A,在线性范围内与被测元素的含量成正比:
A=KC
式中K为常数;C为试样浓度;K包含了所有的常数。此式就是原子吸收光谱法进行定量分析的理论基础
由于原子能级是量子化的,因此,在所有的情况下,原子对辐射的吸收都是有选择性的。由于各元素的原子结构和外层电子的排布不同,元素从基态跃迁至第一激发态时吸收的能量不同,因而各元素的共振吸收线具有不同的特征。由此可作为元素定性的依据,而吸收辐射的强度可作为定量的依据。AAS现已成为无机元素定量分析应用最广泛的一种分析方法。该法主要适用样品中微量及痕量组分分析。
原子吸收光谱线并不是严格几何意义上的线,而是占据着有限的相当窄的频率或波长范围,即有一定的宽度。原子吸收光谱的轮廓以原子吸收谱线的中心波长和半宽度来表征。中心波长由原子能级决定。半宽度是指在中心波长的地方,极大吸收系数一半处,吸收光谱线轮廓上两点之间的频率差或波长差。半宽度受到很多实验因素的影响。影响原子吸收谱线轮廓的两个主要因素:
1、多普勒变宽。多普勒宽度是由于原子热运动引起的。从物理学中已知,从一个运动着的原子发出的光,如果运动方向离开观测者,则在观测者看来,其频率较静止原子所发的光的频率低;反之,如原子向着观测者运动,则其频率较静止原子发出的光的频率为高,这就是多普勒效应。原子吸收分析中,对于火焰和石墨炉原子吸收池,气态原子处于无序热运动中,相对于检测器而言,各发光原子有着不同的运动分量,即使每个原子发出的光是频率相同的单色光,但检测器所接受的光则是频率略有不同的光,于是引起谱线的变宽。
2、碰撞变宽。当原子吸收区的原子浓度足够高时,碰撞变宽是不可忽略的。因为基态原子是稳定的,其寿命可视为无限长,因此对原子吸收测定所常用的共振吸收线而言,谱线宽度仅与激发态原子的平均寿命有关,平均寿命越长,则谱线宽度越窄。原子之间相互碰撞导致激发态原子平均寿命缩短,引起谱线变宽。碰撞变宽分为两种,即赫鲁兹马克变宽和洛伦茨变宽。
赫鲁兹马克变宽是指被测元素激发态原子与基态原子相互碰撞引起的变宽,称为共振变宽,又称赫鲁兹马克变宽或压力变宽。在通常的原子吸收测定条件下,被测元素的原子蒸气压力很少超过10-3mmHg,共振变宽效应可以不予考虑,而当蒸气压力达到0.1mmHg时,共振变宽效应则明显地表现出来。洛伦茨变宽是指被测元素原子与其它元素的原子相互碰撞引起的变宽,称为洛伦茨变宽。洛伦茨变宽随原子区内原子蒸气压力增大和温度升高而增大。
除上述因素外,影响谱线变宽的还有其它一些因素,例如场致变宽、自吸效应等。但在通常的原子吸收分析实验条件下,吸收线的轮廓主要受多普勒和洛伦茨变宽的影响。在2000-3000K的温度范围内,原子吸收线的宽度约为10-3-10-2nm。
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原子吸收光谱(AAS 或 AA spectroscopy)是最早被商业化开发的元素分析技术之一。火焰原子吸收光谱(Flame AAS 或 FAAS)开发于 1952 年,并于 20 世纪 60 年代首次作为分析技术被商业化推出。从那时起,该技术因其可靠性和简便性而一直受到欢迎。AAS 是一种用于确定样品中某些元素含量的分析技术。它利用原子(和离子)可以在特定、独特的波长下吸收光的原理。当提供这种特定波长的光时,能量(光)被原子吸收。原子中的电子从基态跃迁至激发态。对吸收光的量进行测量,可计算样品中元素的浓度。
通过吸收特定波长的能量(光),电子从基态被激发到更高的能级。在原子吸收光谱中,吸收光的波长是由原子的类型(属于哪种元素)和电子移动的能级决定。而吸收光的多少取决于样品中元素的浓度。
原子吸收光谱分析
1、原子吸收光谱法的优点
(1)、检出限低、灵敏度高
(2)、精密度高、分析速度快
(3)、选择性好,光谱干扰少:原子吸收谱线少,一般没有共存元素的光谱重叠。
(4)、应用范围广:可测定元素达70多种,不仅可以测定金属元素,也可以用间接原子吸收法测定非金属元素和有机化合物。
2、原子吸收光谱法的局限性 对难熔元素及非金属元素的直接测定不能令人满意。不能同时进行多元素分析,且校正曲线的线性范围较窄,一般为一个数量级。
原子吸收分光光谱计
原子吸收光谱仪主要由光源、原子化器、单色器、检测器、信号处理与显示记录等组成。
1、光源 作用是辐射基态原子吸收所需要的特征谱线。目前应用最广泛的光源是空心阴极灯和无极放电灯。
2、原子化器 原子化器的功能是提供能量,使试样干燥、蒸发和原子化。在原子吸收光谱分析中,试样中待测元素的原子化是整个分析过程的关键环节,其性能直接影响测定的灵敏度和重现性。原子化器通常分为两大类:火焰原子化器和非火焰原子化器。
3、单色器 单色器的作用是将待测元素的共振吸收线与邻近谱线分开。色散原件一般用平面闪耀光栅,由于原子吸收线和光源发射谱线都比较简单,故并不要求有很高的分辨率。单色器位于原子化器后面,防止原子化器内发射辐射干扰进入检测器,也可避免光电倍增管疲劳。
4、检测器 在原子吸收光谱法中,常用光电倍增管为检测器。目前新型的多元素同时测定原子吸收光谱仪,采用多个元素灯组合的复合光为光源,分光系统为中阶梯光栅和棱镜组合的交叉色散系统,相应的检测器为电荷耦合检测器
干扰及其抑制方法
原子吸收光谱法的干扰是比较小的,但在试样转化为基态原子的过程中,不可避免地受到各种因素的干扰,在某些情况下还是很严重的。根据干扰产生的原因,可将干扰分为4类:物理干扰、化学干扰、光谱干扰和电离干扰。
原子吸收分析实验技术
样品的制备与处理
对于未知试样的处理,如果是无机溶液试样,可用水稀释到合适浓度即可测定;如试样中总盐量超过0.1%,则在标准溶液系列中也应加入等量的同一盐类。如果是有机溶液试样,一般采用甲基异丁酮或石油醚稀释,使得溶液黏度接近水。对于无机或有机固体试样则应采取合适的样品消解方法。若采用石墨炉原子化法,则可以直接固体进样,采用程序升温,可以分别控制干燥、灰化和原子化过程,使易挥发或易热解的样品基体在原子化阶段之前除去。
原子吸收光谱的谱线轮廓
原子吸收光谱线并不是严格几何意义上的线,而是占据着有限的相当窄的频率或波长范围,即有一定的宽度。原子吸收光谱的轮廓以原子吸收谱线的中心波长和半宽度来表征。中心波长由原子能级决定。半宽度是指在中心波长的地方,极大吸收系数一半处,吸收光谱线轮廓上两点之间的频率差或波长差。半宽度受到很多实验因素的影响。影响原子吸收谱线轮廓的两个主要因素:1、多普勒变宽。多普勒宽度是由于原子热运动引起的。从物理学中已知,从一个运动着的原子发出的光,如果运动方向离开观测者,则在观测者看来,其频率较静止原子所发的光的频率低;反之,如原子向着观测者运动,则其频率较静止原子发出的光的频率为高,这就是多普勒效应。原子吸收分析中,对于火焰和石墨炉原子吸收池,气态原子处于无序热运动中,相对于检测器而言,各发光原子有着不同的运动分量,即使每个原子发出的光是频率相同的单色光,但检测器所接受的光则是频率略有不同的光,于是引起谱线的变宽。
2、碰撞变宽。当原子吸收区的原子浓度足够高时,碰撞变宽是不可忽略的。因为基态原子是稳定的,其寿命可视为无限长,因此对原子吸收测定所常用的共振吸收线而言,谱线宽度仅与激发态原子的平均寿命有关,平均寿命越长,则谱线宽度越窄。原子之间相互碰撞导致激发态原子平均寿命缩短,引起谱线变宽。碰撞变宽分为两种,即赫鲁兹马克变宽和洛伦茨变宽。
赫鲁兹马克变宽是指被测元素激发态原子与基态原子相互碰撞引起的变宽,称为共振变宽,又称赫鲁兹马克变宽或压力变宽。在通常的原子吸收测定条件下,被测元素的原子蒸气压力很少超过10-3mmHg,共振变宽效应可以不予考虑,而当蒸气压力达到0.1mmHg时,共振变宽效应则明显地表现出来。洛伦茨变宽是指被测元素原子与其它元素的原子相互碰撞引起的变宽,称为洛伦茨变宽。洛伦茨变宽随原子区内原子蒸气压力增大和温度升高而增大。
除上述因素外,影响谱线变宽的还有其它一些因素,例如场致变宽、自吸效应等。但在通常的原子吸收分析实验条件下,吸收线的轮廓主要受多普勒和洛伦茨变宽的影响。在2000-3000K的温度范围内,原子吸收线的宽度约为10-3-10-2nm。
吸收光谱的概念说明
吸收光谱:物质吸收光子,从低能级跃迁到高能级而产生的光谱
吸收光谱是温度很高的光源发出来的白光,通过温度较低的蒸汽或气体后产生的,如果让高温光源发出的白光,通过温度较低的钠的蒸汽就能生成钠的吸收光谱。光谱背景是明亮的连续光谱。在钠的标识谱线的位置上出现了暗线。通过大量实验观察总结,每一种元素的吸收光谱里暗线的位置与其明线光谱的位置互相重合。即每种元素所发射的光频率与其所吸收的光频率相同。
纯白光为一连续的从红色到紫色的光谱,但当白光穿过一个有色宝石,一定颜色或波长可被宝石所吸收,这导致该白光光谱中有一处或几处间断,这些间断以暗线或暗带形式出现。许多宝石显示出在可见光谱中吸收带或线的特征样式,其完整的样式也即“吸收光谱”。
高温物体发出的白光(其中包含连续分布的一切波长的光)通过物质时,某些波长的光被物质吸收后产生吸收光谱。例如,让弧光灯发出的白光通过温度较低的钠气(在酒精灯的灯心上放一些食盐,食盐受热分解就会产生钠气),然后用分光镜来观察,就会看到在连续光谱的背景中有两条挨得很近的暗线,就是钠原子的吸收光谱。各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都与该原子的发射光谱中的一条明线相对应。表明低温气体原子吸收的光,就是这种原子在高温时发出的光。因此,吸收光谱中的暗线,就是原子的特征谱线。
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