《仪器分析》第十一章_原子发射光谱法

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1、原子发射光谱法（AES）原子发射光谱是基于当原子或离子受激发的外层电子从较高的激发态跃迁到较低的能级或者基态能级，多余的能量以光的形式辐射出来，从而产生发射光谱。这样产生的光谱是线光谱。原子的线光谱是元素的特征，不同的元素具有不同的特征光谱，是定性定量分析的基础。原子发射光谱法是元素分析的重要方法之一。1概述原子发射光谱的优点：（1）多元素同时检测能力－不同元素特征谱线不同（2）分析速度快－几分钟同时测定几十种元素（3）选择性好－不同元素特征谱线不同，分析化学性质相似的元素特别有利（4）检出限低－一般光源可达10g

2、•g-1～0.1g•g-1（或g•cm-3），绝对值达1～0.01g，电感耦合高频等离子体（ICP）光源检出限可以达到ng•cm-3级。（5）准确度高－一般光源相对误差5－10％，ICP光源可以达到1％以下（6）试样消耗少（7）ICP光源校准曲线线性范围宽－可以达到4－6个数量级，这样可以同时测定元素各种不同含量（高、中、微）缺点：常见的非金属元素氧、硫、氮、卤素等的谱线在远紫外区，一般仪器无法检测有一些非金属元素P、Se、Te等，激发电位高，测定灵敏度较低2原子发射基本原理1、原子发射光谱的产生：通常情况下，

3、原子处于基态。在激发光源的作用下，获得足够能量，外层电子由基态跃迁到激发态。激发态原子不稳定（寿命小于10-8s），外层电子向低能级或者基态跃迁，能量差以光的形式发射，得到光谱线。激发电位：基态激发到高能态所需能量（eV）共振线：辐射跃迁的低能级为原子的基态能级时，该跃迁称为共振跃迁，所发射的谱线称为共振线。从最低激发态跃迁的谱线称为第一共振线或主共振线。灵敏线：各元素中最容易激发或激发电位较低，跃迁几率较大的谱线。一般来说，灵敏线大多是一些共振线。最后线：当元素的含量降低时，各谱线渐次消失，灵敏度较低、强度较弱的谱

4、线先消失。灵敏度较高、强度较大的谱线后消失，最后消失的一根谱线就称为最后线。最后线一般是最灵敏的谱线。当激发能量高于原子的电离能时，原子失去某个电子成为离子。电离电位：原子获得足够能量发生电离所需要的能量，失去一个电子称为一次电离，再失去一个电子称为二次电离。离子也可被激发，其外层电子跃迁发射离子线。由于离子和原子能级不同，其光谱与原子光谱不同。每一条离子线也都有其激发电位，该激发电位与电离电位无关。激发与电离是两个不同的概念，两者的区别在于：离子的激发是能级之间的跃迁，激发后的电子仍属于该离子，而电离是失去电子，失

5、去的电子不再属于该离子。在原子谱线表中，罗马数字I表示中性原子发射的谱线，II表示一次电离离子发射的谱线，III表示二次电离离子发射的谱线，依次类推。例如，MgI285.21nm为原子线，MgII280.27nm为一次电离离子线。2、原子能级与能级图光谱项原子光谱是原子外层电子不同能级跃迁的结果。原子能级通常用光谱项符号来表示。n2S+1LJ在量子力学中，电子的运动状态可以用4个量子数，即主量子数n、角量子数l、磁量子数ml和自旋量子数ms来描述。主量子数n表示电子离核的远近，n值越大，电子能量越高，电子离核越远。n

6、值取为1，2，3，∙∙∙，任意正整数。角量子数l表示核外电子在空间不同角度出现的概率，即电子云的形状，也代表电子绕核运动的角动量。l取小于n的整数倍，0，1，2，∙∙∙，n-1，相应的符号为s，p，d，f，∙∙∙。磁量子数ml表示电子云在空间的不同取向。值取为-l≤ml≤+l，ml可以取＝0，±1，±2，∙∙∙，±l。同一个l值，磁量子数有（2l+1）个不同的数值。自旋量子数ms表示电子的自旋。ms的取值为＝±1/2，分别表示电子的自旋运动有顺时针和逆时针方向。钠原子的核电荷数为11，核外有11个电子，其分布为(1s

7、)2(2s)2(2p)6(3s)1。最外层电子是(3s)1，它的运动状态为：n=3，l=0，ml=0，ms=1/2。总角量子数L的数值等于每一个价电子的角量子数l的矢量和，即：L=li若有两个价电子，其角量子数l1和l2偶合成总角量子数L的方法为：L=（l1+l2），(l1+l2-1)，(l1+l2-2)，∙∙∙，

8、l1-l2

9、L的可能数值为0，1，2，3，∙∙∙，相应的谱项符号为S，P，D，F，∙∙∙，显然也是整数，共（2L+1）个值。价电子数为3，则先把两个价电子的角量子数的矢量和求出，再与第3个价电子求出其矢

10、量和，即3个价电子的总角量子数，依次类推。总的自旋量子数S的数值等于每一个电子电子自旋量子数ms的矢量和，即S=mS,iS的取值为S＝N/2，N/2-1，N/2-2，∙∙∙，1/2或0。其中N为价电子数。在一个S之下，可以有不同的ms，即：ms＝0，±1，±2，∙∙∙，±S（当S为整数时）ms＝±1/2，±3/2，∙∙∙，±S（当S为半整数时