原子吸收

吴梦雅

（中国石油大学（华东），山东青岛 266580）

原子吸收

吴梦雅

（中国石油大学（华东），山东青岛 266580）

原子吸收法，也称原子吸收分光光度法，是一种定量分析方法，依据是测元素的基态原子对其特征辐射线的吸收程度。主要论述原子吸收的原理，谱线轮廓及定量分析方法。

原子吸收；谱线轮廓；定量分析

1 原理

原子吸收法是基于：蒸汽中待测元素的气态基态原子会吸收从光源发出的被测元素的特征辐射线，具有一定选择性，由辐射减弱的程度求得样品中被测元素的含量。

当辐射通过原子蒸汽，且辐射频率等于原子中电子由基态跃迁到较高能态所需要的能量的频率时，原子从入射辐射中吸收能量，产生共振吸收。原子吸收光谱是由于电子在原子基态和第一激发态之间跃迁产生的。每一种原子的能级结构均是独特的，故原子有选择性的吸收辐射频率。因此，在所有情况下，均可产生反映该种原子结构特征的原子吸收光谱。

2 原子吸收光谱的谱线轮廓

原子光谱本应为线状光谱，但实际上原子吸收光谱不是一条几何线，而是有一定宽度。光谱线的宽度，是指谱线的半宽度，即最大吸收系数一半处的谱线轮廓上两点之间的频率或波长差。

引起谱线变宽的原因有自然宽度，多普勒变宽和压力变宽。

谱线的自然宽度，是指在无外界条件影响下的谱线宽度，由运动着的光量子之间的弹性碰撞所引起，与原子激发态寿命有关。其自然宽度一般是在Δ≈10-5nm，与热变宽和压力变宽相比多可以忽略。

谱线的热变宽，多普勒变宽是由于原子在空间作热运动而引起的谱线变宽。当光源与检测器之间有相对运动时，相对运动速度和方向的不同，检测器接收到的频率也会随之改变。一般多普勒变宽引起的波长变宽值可用△D=7.162×10-70，计算求得。

谱线的压力变宽，又称碰撞变宽。压力变宽是指粒子之间的相互碰撞引起的变宽。压力变宽又分为两种，洛伦兹变宽△L是指由不同粒子间碰撞引起的变宽；而霍尔兹马克变宽△H是指同种粒子间碰撞引起的变宽，又称共振线变宽。

在火焰原子化器中，碰撞大部分都发生在分析原子与火焰燃烧产物之间；在石墨炉原子化器中，既有原子之间的碰撞，又有原子与石墨管管壁的碰撞。

由于被分析元素与其他粒子碰撞时，自身能量一般减小，所以碰撞变宽一般表现为中心频率低移或波长红移，同时使谱线轮廓变得不对称。

洛伦兹变宽的大小，不仅随局外气体压力增大而增大，而且因气体性质不同，变宽程度也不同，重气体如Ar、N2引起峰位的红移；轻气体如He、Ne、H2等引起峰位的紫移。

在通常原子吸收光谱分析条件下，分析原子浓度都很低，因此霍尔兹马克变宽大多可以忽略不计。

3 原子吸收光谱的定量分析

3.1原子吸收光谱定量分析的基本依据是郎伯比尔定律

在原子化温度下，N总=N0+Nj，由玻尔茨曼方程分析可得，N总≈N0，同时样品蒸汽中，气态基态原子数目N0可以代表元素的原子总数N总，N总=k1 （ck1是与原子化器的喷雾效率、原子化效率有关的比例常数，它与T有关，T增加，k1增加）。根据朗伯-比耳定律的条件，原子吸收光谱法是同种元素发射的共振线，再被同种元素的气态基态原子吸收，几乎完全符合朗伯比尔定律的条件。因此，A=k2N总≈k2N0（k2是与元素的共振线j、参与吸收的原子层厚度即原子化装置的燃烧缝长有关的比例常数）。所以可得，A=k1k2c，令K=k1k2，则有：A=Kc。

因为原子吸收光谱谱线并非一条直线，所以原子吸收与原子浓度的定量关系可以用两种方法测定，一种是积分吸收法，另一种是峰值吸收测量法，实现峰值吸收测量，需要满足两个条件，首先光源发射线的半宽度应远远小于吸收线的半宽度，其次光源发射线的中心频率应与吸收线中心频率重合。

3.2原子吸收光谱分析常用定量方法有标准曲线法，标准加入法，标准增量法

标准曲线法，又称校正曲线法，即用校正曲线求得被测元素含量。第一步是用标准物质配置标准系列溶液，被测溶液浓度为ci（i=。然后在标准条件下，依次测定各标准样品的吸光度值Ai（i=1，2，3，4…），并绘制校正曲线，即吸光度和浓度的关系曲线。在同样条件下，测定样品的吸光度值Ax。在校正曲线上，根据被测元素的吸光度值Ax查得其含量cx。

3.3原子吸收光谱分析是相对分析法，标准样品和被分析样品物理化学性质的相似程度决定了分析结果的准确性

吸光度的加和性是标准加入法利用的原理。从这点考虑，要求当被测元素含量对干扰组分含量的比值改变，试样的基体效应不得变化，即必须校正背景和空白值，消除系统相对误差，且应保证校正曲线是线性的。

标准加入法的操作为，在几份等量的被分析试样中分别加入浓度为5种不同量的被测定元素标准溶液，并以空白溶液做参比，在标准条件下，依次测定它们的吸光度值Ai（i=1，2，3，4，5），制作校正曲线，纵坐标为吸光度，加入量为横坐标，校正曲线不通过原点。

校正背景吸收过后，试样中不含被测定元素，校正曲线应通过原点。校正曲线如果没有通过原点，说明试样中含有被测元素，横截距吸光度值的大小便体现了其含量的多少。将校正曲线延长与横坐标交于一点，被测元素的含量cx可从原点至交点的距离读出。

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

吴梦雅（1994—），女，安徽安庆人，本科在读，主要研究方向为化学的分析化学。