原子吸收光谱法--基本理论
共振线
在正常状态下,原子处于最低能态,称为基态。
基态原子受到外界能量激发时,外层电子跃迁,此时原子处于不同的激发态。
共振线:当电子吸收一定能量从基态跃迁到能量最低的激发态时所利用的吸收谱线,称为共振吸收线。当它再返回基态时,会发射出相同频率的谱线,称为共振发射线。
共振吸收线和 共振发射线统称为共振线。
各种元素的原子结构和外层电子排布各不相同,因而它们的共振线各有特征,所以这种共振线称为元素的特征谱线。
对大多数元素来说,共振线是元素的分析灵敏线,又称为分析线。
原子吸收分光光度的分析,就是利用处于基态的待测原子蒸汽对光源辐射的吸收进行测定的。
拓展内容
吸收谱线的轮廓与变宽的原因
理论上,发生跃迁的两个能级之间的能量差一定,所以谱线的频率或者波长应该是一个确定的数值,在光谱图上原子的谱线应该是一条严格的几何直线。但实际上,原子谱线都有一定的轮廓(宽度)。
谱线变宽的原因:
(i)自然变宽:在无外界条件影响下,谱线的固有宽度。与激发态原子的平均寿命和能级宽度有关
(ii)多普勒变宽:原子在空间作相对热运动引起的谱线变宽,又称热变宽。 Doppler变宽是谱线变宽的主要因素之一
(iii)压力变宽:辐射原子与粒子碰撞引起的变宽。赫尔兹马克变宽:同种辐射原子之间;洛伦兹变宽:辐射原子与其它粒子之间。
吸收线
原子对不同频率的光有不同程度的吸收,故透过光的强度Iν随着光的频率ν 而有所变化,其变化规律如图所示,称为吸收线或轮廓。原子的吸收线并不是一条严格的几何意义上的线,而是占据着有限的、相当窄的频率或波长范围,即谱线具有一定宽度和轮廓。
在ν0处,透射光强度最小,即吸收最大。因此,在ν0频率处为基态原子的最大吸收。
(2)定量基础
吸收线(或谱线)轮廓,常用吸收系数Kν随频率ν的变化曲线来描述吸收线轮廓,如图所示。
频率v0时,Kv最大,最大吸收系数,常以K0表示,对应频率V0为中心频率。
ν0表明吸收线的位置, △ν 表明了吸收线的宽度,因此,ν0及△ν 可表征吸收线的总体轮廓。原子吸收线的 △ν约为0.001~0.005nm,比分子吸收带的半宽度(约50nm)要小得许多。
吸收曲线下所包围的整个面积,是原子蒸汽吸收的全部能量,在原子吸收分析中称为积分吸收,说明原子蒸汽对入射光的吸收程度,也是定量分析的基础。
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