《分析化学》(十三) ——原子吸收分光光度法

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原子吸收分光光度法（AAS）是一种基于蒸汽中基态原子对特征电磁辐射吸收来测定试样中元素含量的分析方法。其特点包括：高灵敏度，一般可测得10^-6-10^-13 g/mL，选择性好，谱线及基体干扰少且易消除，精密度高，RSD%在一般低含量测定中为1%-3%，分析速度快，仪器简单，操作方便，测定元素范围广。然而，工作曲线的线性范围窄，一般为一个数量级，使用不方便，大多数仪器需要更换不同的光源测定不同元素。近20年来，随着技术发展，原子吸收分光光度法的应用前景更为广阔。

原子吸收分光光度法的基本原理涉及能级图、共振线、温度对吸收的影响以及谱线变宽的因素。能级图描述了原子实际存在的光谱支项与原子能量的关系，共振线是原子在基态与第一激发态之间跃迁产生的最强烈的谱线。温度升高导致激发态原子数目的增加，吸收波长越长，Ng/No越大。谱线变宽的因素包括自然宽度、多普勒变宽、压力变宽、赫鲁比马克变宽、劳伦茨变宽、电场变宽、磁场变宽、自吸变宽等。

积分吸收与被测元素原子的总数成正比，峰值吸收直接测量吸收线轮廓的中心频率或波长所对应的峰值吸收系数，来确定蒸汽中的原子浓度。在一定条件下，峰值吸收处测得的吸光度与试样中被测元素的浓度成线性关系，是原子吸收光谱法的定量基础。

原子吸收线变宽的因素包括自然宽度、多普勒变宽、压力变宽、赫鲁比马克变宽、劳伦茨变宽、电场变宽、磁场变宽、自吸变宽等。在原子吸收光谱中选择共振线作为分析线，以提高分析的灵敏度，共振线的跃迁概率大，强度高。吸收线通常位于紫外区和可见区。

发射线和吸收线的轮廓对原子吸收分光光度分析影响着信号的稳定性和准确性。原子吸收的过程涉及试样预处理、雾化、原子化、净化等步骤。原子吸收分光光度计的组成包括锐线光源、原子化器、单色器、检测系统、背景校正系统和自动进样系统。

火焰原子化器和石墨炉原子化器是两种主要的原子化器类型，各有优缺点。火焰原子化器操作方便、应用广泛，但雾化效率和原子化效率低；石墨炉原子化法灵敏度和检测限较高，但基体效应和化学干扰大，操作复杂。

在原子吸收分光光度计中，选择峰值吸收代替积分吸收进行定量的原因在于原子吸收线的半宽度很小，要测定半宽度很小的吸收线的积分吸收值需要非常高的分辨率，目前的技术条件无法达到。而紫外可见分光光度计测定的是分子光谱，具有较大的半宽度，使用连续光源可以进行光谱扫描，适合多种化合物的测定。

紫外可见吸收光谱法和原子吸收光谱法在设备组成、遵循定律、设计位置等方面有异同。紫外可见光谱法适用于溶液中分子、离子的宽带分子光谱，而原子吸收光谱法适用于基态原子或离子的窄带原子光谱。两种方法的单色器和吸收池的位置也有所不同。

可见分光光度计和原子吸收分光光度计在组成上相似，但设计位置不同，以避免火焰中非吸收光的干扰。原子吸收分光光度计的类型包括火焰原子化法和石墨炉原子化法，各有优缺点。选择测定条件时，需要考虑元素的性质和所需分析的元素。原子吸收分光光度法在干扰及其抑制、灵敏度和检测限、定量分析方法等方面也有特定的方法和考虑。