有不同的分子结构的各种物质对电磁辐射存在有选择性吸收的特性, 而基于这一特性来进行物质的定性、定量分析称之为“吸收分光光度 法或吸收光谱法“。它包括紫外可见分光分度法、红外吸收光谱法(研 究红外辐射与分子振动或转动的相互作用)、原子吸收光谱法、核磁 共振法、ⅹ射线吸收法(根据测量射线及透过样品及标准的x射线强 度进行分析的方法)、微波法、偏振旋光法等。 2-2原子结构与原子光谱 根据光谱产生的来源不同,光谱可分为原子光谱与分子光谱 原子光谱是由于原子外层电子能级发生变化而产生的辐射或吸 收,它表现形式为线光谱,而且主要集中紫外——可见光区域,不同 的物质是由不同元素的原子所组成,实验证明各种物质地一定条件下 都会发射或吸收其固有的特征光谱,有些元素只辐射为数不多的原子 光谱仪线(如氢原子)有些原子则辐射几条原子光谱(如铁原子), 稀土元素的原子谱线更为复杂,原子光谱的复杂性反映了原子结构的 复杂性。原子结构简单辐射线少,原子结构复杂,辐射线就多,我们 通过测量元素的特征光谱,不但可以进行物质的定性、定量分析,而 且还给我们带来原子内部结构信息(就是通过分析可以了解原子的结 构),因此原子光谱是研究原子结构的重要手段。 根据原子结构理论,我们知道原子是由带子电的原子核和核外带 负电的电子组成,核外电子绕原子核不继地旋转的轨道运动,同时电 子也在作不规则的自旋运动,核外电子排列遵循2n2规律,n是壳层 n=1、2、3…n平时原子核带的正电荷量等于核外电子的负电荷
16 有不同的分子结构的各种物质对电磁辐射存在有选择性吸收的特性， 而基于这一特性来进行物质的定性、定量分析称之为“吸收分光光度 法或吸收光谱法“。它包括紫外可见分光分度法、红外吸收光谱法（研 究红外辐射与分子振动或转动的相互作用）、原子吸收光谱法、核磁 共振法、x 射线吸收法（根据测量射线及透过样品及标准的 x 射线 强 度进行分析的方法）、微波法、偏振旋光法等。 2—2 原子结构与原子光谱 根据光谱产生的来源不同，光谱可分为原子光谱与分子光谱。 原子光谱是由于原子外层电子能级发生变化而产生的辐射或吸 收，它表现形式为线光谱，而且主要集中紫外——可见光区域，不同 的物质是由不同元素的原子所组成，实验证明各种物质地一定条件下 都会发射或吸收其固有的特征光谱，有些元素只辐射为数不多的原子 光谱仪线（如氢原子）有些原子则辐射几条原子光谱（如铁原子）， 稀土元素的原子谱线更为复杂，原子光谱的复杂性反映了原子结构的 复杂性。原子结构简单辐射线少，原子结构复杂，辐射线就多，我们 通过测量元素的特征光谱，不但可以进行物质的定性、定量分析，而 且还给我们带来原子内部结构信息（就是通过分析可以了解原子的结 构），因此原子光谱是研究原子结构的重要手段。 根据原子结构理论，我们知道原子是由带子电的原子核和核外带 负电的电子组成，核外电子绕原子核不继地旋转的轨道运动，同时电 子也在作不规则的自旋运动，核外电子排列遵循 2n2规律，n 是壳层 n=1、2、3……n 平时原子核带的正电荷量等于核外电子的负电荷
量,原子呈中性 根据经典量子理论的观点: (1)原子核外围电子,只能在某些分立的轨道上绕核转动,轨 道间是不存在电子的,即所谓“轨道量子化”。 (2)每一轨道相当于原子中电子的某一运动状态称“量子态”对 于一个确定的量子态而言,整个原子具有确定的内部能量值一一原子 能级。可见,所谓原子能级,就是指原子内部那些具有确定能量的分 立的量子态 原子能级是一批可数的数目,同种原子能级相同。原子岁可能存 在的所有能级按能量高低,用一系列水平线划出,就是原子能级图。 (3)在正常状态下没有外界的扰动,原子总是处于自己的最低 的能量状态,(也是最稳定的状态,处于巨大基态的原子被称为基态 原子。)称为基态,处于基态的原子是最稳定的,只要没有的干扰, 原子既不发射光,也不吸收光 (4)基态原子的最外层或次外层电子由于离核较远,当核要外 界提供能量时,这些外层电子就会跃到更高一级轨道上去,这也是原 子源激发这种状态称为激发态( exciec state)处于“激发态”原子是 稳定的,在很短的瞬间(108秒)电子就从高能态原子返回到原始状 态(E0)或其他较低的能量,(Ep)放出多余的能量这种多余的能量 一般是以电磁辐射(光)的形式放出。 如图
17 量，原子呈中性。 根据经典量子理论的观点： （1）原子核外围电子，只能在某些分立的轨道上绕核转动，轨 道间是不存在电子的，即所谓“轨道量子化”。 （2）每一轨道相当于原子中电子的某一运动状态称“量子态”对 于一个确定的量子态而言，整个原子具有确定的内部能量值——原子 能级。可见，所谓原子能级，就是指原子内部那些具有确定能量的分 立的量子态。 原子能级是一批可数的数目，同种原子能级相同。原子岁可能存 在的所有能级按能量高低，用一系列水平线划出，就是原子能级图。 （3）在正常状态下没有外界的扰动，原子总是处于自己的最低 的能量状态，（也是最稳定的状态，处于巨大基态的原子被称为基态 原子。）称为基态，处于基态的原子是最稳定的，只要没有的干扰， 原子既不发射光，也不吸收光。 （4）基态原子的最外层或次外层电子由于离核较远，当核要外 界提供能量时，这些外层电子就会跃到更高一级轨道上去，这也是原 子源激发这种状态称为激发态（exciec state）处于“激发态”原子是 稳定的，在很短的瞬间（10-8秒）电子就从高能态原子返回到原始状 态（E0）或其他较低的能量，（Ep）放出多余的能量这种多余的能量 一般是以电磁辐射（光）的形式放出。 如图：
对于某元素的原子来说,其电子能级图是一定的,两个能级之间 的能量差也是一定的。 公式: 由此可见,原子发射光或吸收光所辐射的频率(或波长)不是任 意,而是取决于能级间的能量之差。由于原子结构不同,它们的能级 E能量不同,因此不同的原子都有其特征光谱线,同一个原子也有不 同的Ep和Eq故一个原子可以生产不同的谱线,能级差△E在辐射跃 迁的频率(或△E)就高。波长短、能级差小辐射的频率低、波长就 长 综上所述,原子光谱的产生是原子在不同能级间跃迁的结果,这 些跃迁是通过原子和次外层电子从一种运动状态改为另一种运动状 态来实现的 激发原子通过直接跃迁形式回到基态所辐射的谱线称为“共振 线”,共振线一般在一条以上,从较低激发态(第一激发态)到基态 直接噱跃迁所辐射的谱线,叫第一共振线,往往也是元素最灵敏线。 通常,吸收光谱产生于基态到激发态之间的跃迁。基态原子通过 光吸收而到达激发态,当它回复到较低的激发态或基态而发射的光叫 荧光,其中共振荧光是激发态到基态的直接跃迁。 至此我们可以把与原子光谱有关的几种光谱分析方法的原理进 行简单的比较
18 对于某元素的原子来说，其电子能级图是一定的，两个能级之间 的能量差也是一定的。 公式： 由此可见，原子发射光或吸收光所辐射的频率（或波长）不是任 意，而是取决于能级间的能量之差。由于原子结构不同，它们的能级 Ep能量不同，因此不同的原子都有其特征光谱线，同一个原子也有不 同的 Ep和 Eq故一个原子可以生产不同的谱线，能级差△E 在辐射跃 迁的频率（或△E）就高。波长短、能级差小辐射的频率低、波长就 长。 综上所述，原子光谱的产生是原子在不同能级间跃迁的结果，这 些跃迁是通过原子和次外层电子从一种运动状态改为另一种运动状 态来实现的。 激发原子通过直接跃迁形式回到基态所辐射的谱线称为“共振 线”，共振线一般在一条以上，从较低激发态（第一激发态）到基态 直接噱跃迁所辐射的谱线，叫第一共振线，往往也是元素最灵敏线。 通常，吸收光谱产生于基态到激发态之间的跃迁。基态原子通过 光吸收而到达激发态，当它回复到较低的激发态或基态而发射的光叫 荧光，其中共振荧光是激发态到基态的直接跃迁。 至此我们可以把与原子光谱有关的几种光谱分析方法的原理进 行简单的比较
发射光谱分析是通过测定试样中待测元素的原子在外来能量激 发下发生能级跃迁而放出的辐射的特征波长和辐射强度来进行物质 定性、定量分析的一种仪器分析方法。 原子吸收光谱分析是通过测量试样中待测元素的原子蒸气对特 征光谱的吸收程度来测定元素含量的一种新的仪器分析方法。 原子荧光光谱分析是介于二者之间的,就是测量试样中待测元素 的原子蒸气在特定辐射对激发下所产生的荧光发射强度来测定元素 含量的一种仪器分析方法。 其三种分析方法各有特点,仪器结构原理见图视: 图 2——3分子光谱 分子光谱是由分子中电子能级及分子振动、分子转动能级的变化 所产生的光谱。分子内能也是量子化的,可能存在的量子化能量就是 分子能级,由于分子结构复杂性使能级结构复杂化,与原子光谱的能 级组相比分子光谱的能级组合更为多样化。 对任何一个分子,其总量子化能量为电子运动、分子转动和分子 振动三部分能量之和,故能级跃迁形成光谱的频率包括了这三种运动 所引起辐射或吸收的频率。当分子由某一电子能级跃迁到另一电子能 级时,同时伴随产生振动,转动能级变化。因此吸收光谱为线光谱, 在分子为气态时,分子间相互作用弱。可以观察到这种线光谱,但在 溶液中分子之间相互作用强,振动、转动能级变化得很密,因此吸收 光谱形式带状光谱
19 发射光谱分析是通过测定试样中待测元素的原子在外来能量激 发下发生能级跃迁而放出的辐射的特征波长和辐射强度来进行物质 定性、定量分析的一种仪器分析方法。 原子吸收光谱分析是通过测量试样中待测元素的原子蒸气对特 征光谱的吸收程度来测定元素含量的一种 新的仪器分析方法。 原子荧光光谱分析是介于二者之间的，就是测量试样中待测元素 的原子蒸气在特定辐射对激发下所产生的荧光发射强度来测定元素 含量的一种仪器分析方法。 其三种分析方法各有特点，仪器结构原理见图视： 图 2——3 分子光谱 分子光谱是由分子中电子能级及分子振动、分子转动能级的变化 所产生的光谱。分子内能也是量子化的，可能存在的量子化能量就是 分子能级，由于分子结构复杂性使能级结构复杂化，与原子光谱的能 级组相比分子光谱的能级组合更为多样化。 对任何一个分子，其总量子化能量为电子运动、分子转动和分子 振动三部分能量之和，故能级跃迁形成光谱的频率包括了这三种运动 所引起辐射或吸收的频率。当分子由某一电子能级跃迁到另一电子能 级时，同时伴随产生振动，转动能级变化。因此吸收光谱为线光谱， 在分子为气态时，分子间相互作用弱。可以观察到这种线光谱，但在 溶液中分子之间相互作用强，振动、转动能级变化得很密，因此吸收 光谱形式带状光谱
第三节原子吸收分析的原理 在第二节中,我们已经讨论原子光谱的原理,并且比较了原子发 射光谱、原子吸收光谱和原子荧光光谱的工作原理和特点,下面我们 再把原子吸收法同分光光度法作个比较。 自由原子在外界作用下,既能发射也能吸收其特征光谱,这种过 程意味原子内能发生改变。原子吸收光谱的原理,是基于自由原子对 光辐射的吸收程度,就可以推断出样品中元素的浓度,原子吸收法作 为吸收光谱分析的一种,它同分光光度法有相同之处。图书3-1是 分光分度法和原子吸收法原理及曲线进行比较的示意图 由图可见,这两种吸收分析在形式上并无差异,由光波辐射强度 不I的光通过吸收池后被吸收部分能量,光强度变为Ⅰ,它们都遵循 朗伯一比耳吸收定律的。仪器结构均由四大部分组成:光源、吸收池、 单色器和检测器,但是这两种吸收分析就其吸收机理而言,存在着本 质差异,分光光度法的本质是分子吸收,而分子吸收是一种宽带吸收, 带宽状几埃到几十埃,甚至更宽,所以分光光度法使用连续光源(钨 丝灯、氢灯),然而,原子吸收是一种窄带吸收或人们常说的谱线吸 收。吸收带宽仅有00xA0数量级,因此原子吸收分析法使用是锐线 光源,这两吸收带宽相差上万倍。正因为吸收机理的差异不仅使它们 吸收条件不一样,而且具有各自的不同的分析特点,原子吸收分析法, 它具备了发射光谱分析法和分光光度法的某些特点,因而介于两者之 间,对某些元素的测定有其独到之处。 基态原子数与火焰温度的关系
20 第三节 原子吸收分析的原理 在第二节中，我们已经讨论原子光谱的原理，并且比较了原子发 射光谱、原子吸收光谱和原子荧光光谱的工作原理和特点，下面我们 再把原子吸收法同分光光度法作个比较。 自由原子在外界作用下，既能发射也能吸收其特征光谱，这种过 程意味原子内能发生改变。原子吸收光谱的原理，是基于自由原子对 光辐射的吸收程度，就可以推断出样品中元素的浓度，原子吸收法作 为吸收光谱分析的一种，它同分光光度法有相同之处。图书 3—1 是 分光分度法和原子吸收法原理及曲线进行比较的示意图。 由图可见，这两种吸收分析在形式上并无差异，由光波辐射强度 不 I0的光通过吸收池后被吸收部分能量，光强度变为 I，它们都遵循 朗伯—比耳吸收定律的。仪器结构均由四大部分组成：光源、吸收池、 单色器和检测器，但是这两种吸收分析就其吸收机理而言，存在着本 质差异，分光光度法的本质是分子吸收，而分子吸收是一种宽带吸收， 带宽状几埃到几十埃，甚至更宽，所以分光光度法使用连续光源（钨 丝灯、氢灯），然而，原子吸收是一种窄带吸收或人们常说的谱线吸 收。吸收带宽仅有 0.00xA0数量级，因此原子吸收分析法使用是锐线 光源，这两吸收带宽相差上万倍。正因为吸收机理的差异不仅使它们 吸收条件不一样，而且具有各自的不同的分析特点，原子吸收分析法， 它具备了发射光谱分析法和分光光度法的某些特点，因而介于两者之 间，对某些元素的测定有其独到之处。 3—1 基态原子数与火焰温度的关系