药学实用仪器分析－原子吸收分光光度法

药学实用仪器分析－原子吸收分光光度法内容摘要：

药学实用仪器分析－原子吸收分光光度法 1原子吸收分光光度法§1 概述：原子光谱法有三种：1、 原子吸收分光光度法。 2、原子发射分光光度法。 3、原子荧光分光光度法。 原子吸收分光光度法所用光源由所要测定的原子束来作光源。 光源辐射出的元素特征谱线的光（锐线光谱）通过试样蒸气时，被蒸气中待测元素基态原子吸收，由辐射光谱被成弱的程度来测定。 原子吸收光谱与可见紫外对此讨论，使于接受，其比较如下：相同处：1、都是吸收光谱，都是电子能级跃迁。 2、A正比，依据郎伯一比耳定律。 不同之处：1、可见紫外层分子光谱而此章层原子光谱。 2、仪器：可见紫外：光源一单色器比色器检测器，记录仪原子吸收：光源 I 检测器 记录仪光源 吸收池 单色器可见一紫外原子吸收连续光谱 比色器 在吸收池等锐线光谱 原子化器 在吸收池后例：不讲 原子吸收分光光度分析过程。 测 ，将 喷射成雾状进入燃烧火焰，挥发离解为子蒸气，用镁空心阴极灯照射，具有 征光谱的光通过一定厚度的蒸气时，部分被蒸气中基态 子吸收而成弱。 16光片2原子吸收特点：1、灵敏度高 10量分析2、 选择性高，重视性好，精密度 1%以下。 （可见紫外 5%以下即可）3、 应用范围广 （七十多种元素）缺点：1、测一种元素需更换一种相应灯。 仪器昂贵、进口。 （此分厂产品也是进口元件组装，非正宗国产）§2 原理一、 原子的量子能级和能级图：一 原子结构：无机化学已学过，任何元素的原子都是由一定数目电荷的核和相同数目带负电荷的核外电子所组成。 而核外电子按一定规律分布在各厂能级，各电子的能量由其此外的能级决定。 核外电子排布具最低能量时，原子处于基态。 例：z=11 电子排布：1S 22个电子为价电子，又称光学电子，可以受激而跃迁（3S 结构化学中将核外电子的运动状态用四个量子数表示：n主量子数 决定体系能量 1、2、3l角量子数 决定体系角动量 0、1、2量子数 m s自旋量子数 +二 原子光谱：1、 原子光谱的产生：光学电子受到能量激发在不同能级间跃迁而产生。 在原子吸收过程中，所有元素都只考虑光学电子被激发。 E=E 2 El= 光照能量 E 2当E=hv= 时，产生能级间跃迁由上式：=E E 1所以原子吸收的波长 与E 有关，即原子只能吸收或发射一定波长的光，（此处正流明后边安排一起是，每测一种无需常灯的原因 ）不同原子，E 不同，原子吸收光谱也不同。 原子光谱是线光谱。 2、 多电子原子的量子数：如：C 原子基态： 1S 22 1 电子轨道磁矩与自旋磁矩相互作用，较多杂需引入一组新的量子数来描述。 3如：子 3p 1, 若仪器分辨率高时，可看到 2 线。 5896 5890A 10A=1子自旋分裂为二个能级 ，P 3/23子在两个能级间跃迁产生 这些状态的描述，均需引入一组新的量子数。 N总量子数L总角量子数 l= L 0 1 2 3符号 S P D FS总自旋量子数 S= 所有价电子自旋量子数的总和。 （鲍里原理，洪物规则：内部电子自旋相反填在各个能级轨道的内部S=0）J总内量子数 J=L+S L>S 时，J 的个数 2S+1J 的个数 2S+1=2J,J=L=S=3/2 +1=2 个态 发态2S 322 32 324见 级图 个能级。 基态 激发态 32=32 2=32 处较深学习与理解要学结构化学，我们仅要求几点：能看出光谱项表示的状态（即给出光谱项应能写相互四个量子数）给出激发态，能写出充溶项与光谱支项（例：（不要求）2P 则：m=1 s=1/2 l=11p m=1 s=0 l=12D s=1 l=23 l=1 s=1 J=2 L+ l=1 s=1 J=1 L+ l=1 s=1 J=0 原子光谱选择：n=0，1，2 L=±1 S=0 J=0，±1 （但当 J=0 时，J=0 不允许）三 共振线：吸收光谱 吸收谱线（共振吸收线）基态原子=第一激发态 辐射谱线（共振发射线）辐射由于不同元素是原子从基态至第一激发态所需的能量不同，而使各元素的共振线不同。 因而共振线是元素的特征谱线。 也是、元素所有谱线中灵敏的谱线。 在原子吸收光度法中，往往利用处于基态的待测原子蒸气对光源辐射的共振线的吸收来分析。 看 16S 电子至 3P 轨，共振吸收而 3P 3P 不能共振吸收二、原子在各能的分布在一定火焰下，待测元素的原子不可能全部处于基态，当热平衡时，基态与5激发态原子数目之比符合玻尔斥曼分布：o=gj/go (KT)发态原子统计数量。 g=2J+1oT 与火焰的温度有关。 16500K 和 2510K 火焰中钠原子激发态 32 和基态 32 的比值 o. 错。 基态：g o=2J+1=2 (l=0, S=1/2 J=L+S=1/2)J+1=4(L=1 S=1/2 J=L+S=3/2 )经计算：2500K o=0=0500K 时，激发态 子仅占基态 呈上升 10K 时，也只增了百万分之四，所以在原子吸收测定条件下（T=300K）对 忽略不计（但在原子发射光谱要严格控制温度）。 6三、原子吸收的形状原子吸收由吸收线的频率，半宽度和强度表征。 见 16各原子能级分布特征所决定。 似于色谱）最大吸收系数一半处峰的频率差。 原则上，原子吸收应是锐线光谱但实际上由于多种因素的影响，它具有一定的宽度（一条在、窄带，10 其尽宽的因素有：宽，宽，宽和自然变宽。 1、自然变宽：被激发原子具有一定的寿命，据海森堡测不准原理E· 乙=h 乙极小， 乙是有限值，一个能带使谱线有一定宽度。 共振线自然宽度 10、宽，热变宽，由原子无规则运动而产生（由声波引申而来）例：火车迎面开来，鸣笛声渐响，频率大火车离我而去，鸣笛声渐粗，频率小同样，当火焰中的基态原子背向检测器运动时，被检测到的频率比静止波原发出的频率低波长红移；同样，当火焰中的基态原子向着检测器运动时，被检测到的频率比静止波源发出的频率高波长紫移。 V 0=0T/7三、原子吸收的形状原子吸收由吸收线的频率，半宽度和强度表征。 见 16各原子能级分布特征所决定。 似于色谱）最大吸收系数一半处峰的频率差。 原则上，原子吸收应是锐线光谱但实际上由于多种因素的影响，它具有一定的宽度（一条在、窄带，10 其尽宽的因素有：宽，宽，宽和自然变宽。 1、自然变宽：被激发原子具有一定的寿命，据海森堡测不准原理E· 乙=h 乙极小， 乙是有限值，一个能带使谱线有一定宽度。 共振线自然宽度 10、宽，热变宽，由原子无规则运动而产生（由声波引申而来）例：火车迎面开来，鸣笛声渐响，频率大火车离我而去，鸣笛声渐粗，频率小同样，当火焰中的基态原子背向检测器运动时，被检测到的频率比静止波原发出的频率低波长红移；同样，当火焰中的基态原子向着检测器运动时，被检测到的频率比静止波源发出的频率高波长紫移。 V 0=0T/原子量 m，T 应大，展宽越大。 V 0 103宽：共振变宽同种：原子碰撞引起发射和吸收光量子频率改变而引起谱线变宽。 （在原子吸收条件下，一般可忽略）4、宽：原子与其它气体分子碰撞引起。 与 宽同一数量吸外来气体的碰撞不仅引起谱线变宽，而且还引起中心波长的偏移。 宽统称为压力变宽。 在原子吸收条件下，吸收线主要受 应控制，当局外元素源子度小时，主要受 应控制。 8由于谱线变宽将使测定灵敏度下降，吸收效率低。 是原子收中值得注意的问题。 四、吸收定律经推导：A= ， C（ K 原子总数）吸收度与被测试样中被测组分的浓度成线性关系。 （类似于 求单色光、稀溶液）原子吸收条件。 条件：1、发射线和吸收线的中心波长要重迭一致（用空心阴极灯）2、发射线半宽度要小于吸收线半宽度（相当于单色光）第三节 原子吸收分光光度计一、 主要部件：续光谱、单色器、吸收池、检测器，记录，而原子吸收：锐线光源，原子化器代替吸收池、单色器。 检测器：不同的是将原子化器放在单色器前边（原因是火焰太强，照在检测器上易损坏）单色器光栅 检测器光电倍增管 光源空心阴散灯红外：单色器光栅 检测器真空热电偶 光源硅碳棒、（一）光源：空心阴极灯 作用：发射等测定元素的特征辐射。 灯管内兖惰性气体，当正负电极间施力，电压时，电子得从空心阴极内坠流向阳极，在电子通路上与惰性气体原子碰撞而使之电离，带正电荷的惰性气体离子在电伤作用下，向阴内坠猛烈轰击，使阴极表面金属原子汪射出来。 浅射出来的金属原子再与电子，惰性气体原子及离子碰撞而被激了，于是阴极的辉光中便出现了阴极物质和内充惰气的光谱。 阴极材料纯度要高，选择惰气要适当，使元素振线附近无内气的强光谱干扰。 多元素空心阴极灯：射发强度无单元素空心阴极灯强，灵敏度差些。 （二）原子化装置：作用产生原子蒸气1、火焰原子化法：包括雾化器、燃烧器两部分(1)雾化器：作用是使试液雾化 16被高速气流分散成雾滴，喷出的雾滴撞。