第02章 原子发射光谱

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1、《仪器分析》课程第二章原子发射光谱法AtomicEmissionSpectroscopyForShort：AESChapterTwo现代直读ICP-AES仪器IRISIntrepid全谱直读等离子体发射光谱仪(ICP-AES)是美国热电公司生产的原子光谱分析仪器，该仪器采用CID检测器和设计独特的光学系统，具有高分辨率、高灵敏度，可同时测定元素周期表中的73种元素，每个元素波长可任意选择，最大限度地减少了元素之间的相互干扰。适用于金属、环境、地球化学等领域对元素(0.00X%～X%)的高精度分析。2.1概述原子发射光谱法是根据待测元素的激发态原子所辐

2、射的特征谱线的波长和强度，对元素进行定性和定量测定的分析方法。2.1.1原子发射光谱法的分类1．目视火焰光分析法某些元素的原子或离子在被激发时，会辐射出各种不同颜色的光。能用眼睛来观察与辨认试样元素被激发时所辐射的焰光颜色及其亮度，就可粗略地估计试样物质的主要成分及其含量的高低。这种发射光谱分析，称为目视火焰光分析法。2．火焰光度法以火焰为光源（试液雾化后喷火火焰），以棱镜或滤光片为单色器，以光电池或光电管为检测器（放在屏幕位置），然后测量试样元素的辐射光强度，称为火焰光度分析法。3.摄谱法用照相感光板来记录元素的发射光谱图，然后用类似幻灯机的投影仪

3、（又称映谱仪）将发射光谱图中记录下来的谱线放大，并辨认待测元素特征谱线的存在与否，即可进行元素定性分析。如果用类似光电比色计的黑度计以称测微光度计）测量元素特征谱线的黑度，就可以进行待测元素的定量分析。4.光电直读法元素的特征谱线通过直读光谱仪,再配有电子计算机进行数据处理,分析结果可在几分钟内由光电读数系统直接显示出来，因此具有快速、准确等优点。2.1.2原子发射光谱法的特点1．灵敏度和准确度较高2．选择性好，分析速度快3．试样用量少，测定元素范围广4．局限性（1）样品的组成对分析结果的影响比较显著。因此，进行定量分析时，常常需要配制一套与试样组成

4、相仿的标准样品，这就限制了该分析方法的灵敏度、准确度和分析速度等的提高。(2）发射光谱法，一般只用于元素分析，而不能用来确定元素在样品中存在的化合物状态，更不能用来测定有机化合物的基团；对一些非金属，如惰性气体、卤素等元素几乎无法分析。（3）仪器设备比较复杂、昂贵。气态原子或离子的核外层电子当获取足够的能量后，就会从基态跃迁到各种激发态，处于各种激发态不稳定的电子(寿命<10-8s)迅速回到低能态时，就要释放出能量，若以光辐射的形式释放能量，既得到原子发射光谱。§2.2原子发射光谱法基本原理一.原子发射光谱的产生电能、热能、光能等激发气态原子、离子的

5、核外层电子跃迁至高能态。E2E0E1E3hi气态激发态原子、离子的核外层电子，迅速回到低能态时以光辐射的形式释放能量。原子发射光谱主量子数(n)：描述核外电子是在那个电子壳层上运动。n=1、2、3、4、5、6、7、符号：K、L、M、N、O、P、Q、二.原子核外电子的壳层结构1.单价电子原子角量子数(l)：描述核外电子云的形状。l=0、1、2、3、4、符号：s、p、d、f、g、磁量子数(ml)：描述核外电子云沿磁场方向的分量。ml=0、1、2、3、、l自旋量子数

6、(ms)：描述核外电子云自旋方向。ms=1/2Na：(1s)2(2s)2(2p)6(3s)1(3s)1n=3l=0ml=0ms=+1/2主量子数(n)：n=1、2、3、4、5、6、7、2.多价电子的原子总自旋量子数(S)：S=0、1、2、3、、ms(ms为整数)S=1/2、3/2、5/2、、ms(ms为分数)总角量子数(L)：L=l,对于2个价电子：L=(l1+l2)、(l1+l2-1)、、(l1-l2)光谱的多重性(M)：M=2S+1内量子数(J)：光谱支项J=L+S、、L-S(LS)J=S+L、

7、、S-L(S>L)1．光谱项：原子发射光谱是由原子或离子的核外电子在高低级间跃迁而产生的，原子或离子的能级通常用光谱项符号来表示：三.原子的能级与能级图n2S+1LJornMLJn--为主量子数；L--为总角量子数；S--为总自旋量子数；M=2S+1,称为谱线的多重性J--为内量子数；又称光谱支项。价电子组态nLSJ光谱项基态(3s)1301/21/232S1/2激发态(3p)1311/23/2、1/232P3/2、32P1/2激发态(3d)1321/25/2、3/232D5/2、32D3/2激发态(4f)1431/27/2、5/242F7/2、42

8、F5/2Na(1s)2(2s)2(2p)6(3s)1Na：5889.96Å32S1/2----32P3/25