06 原子发射光谱法

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1、第五章原子发射光谱分析法化学系牟青松教学内容5.1概述5.2原子发射光谱法的基本原理5.3原子发射光谱仪器5.4光谱定性分析和半定量分析5.5光谱定量分析5.6原子发射光谱法的特点和应用2021/7/152教学基本要求1了解光谱分析仪和应用；原子发射光谱法的特点和应用2理解原子发射光谱法的基本原理；各种激发光源的工作原理和特点3掌握光谱定性、半定量、定量方法2021/7/153第一节原子光谱法概述1.原子发射光谱法（AES）—是根据待测物质的气态原子或离子受激发后所产生的特征光谱的波长进行定性分析，特征光谱强度进行定量分析的分析

2、方法。2.发射光谱分析的过程⑴试样蒸发、解离、电离、激发产生辐射⑵色散分光形成光谱⑶检测记录光谱⑷根据光谱进行定性或定量分析2021/7/1542021/7/155原子发射光谱法在地质、冶金、机械、环境、材料、能源、生命及医学等领域得到了广泛应用，成为现代仪器分析中重要的方法之一。应用：2021/7/156第二节原子发射光谱法的基本原理一、原子发射光谱的产生基态激发态电能、热能hv2021/7/157在正常状态下，元素处于基态，元素在受到热（火焰）或电（电火花）激发时，由基态跃迁到激发态，返回到基态时，发射出特征光谱（线状光谱）

3、；特征辐射基态元素M激发态M*热能、电能E2021/7/158典型发射光谱图2021/7/159原子发射定性分析的依据：原子发射光谱是由原子外层电子在不同能级间的跃迁而产生的。不同的元素其原子结构不同，原子的能级状态不同，因此，原子发射谱线的波长也不同，每种元素都有其特征光谱。2021/7/1510钠的能级图例如：钠原子，核外电子组成为：（1S）2（2S）2（2P）6（3S）1基态光谱项为：32S1/2第一激发态光谱项：32P3/2；32P1/2钠谱线：5889.96Å32S1/2----32P3/25895.93Å32S1

4、/2----32P1/22021/7/15111.激发电位使原子由低能级激发到高能级所需要的能量叫作激发电位，常以电子伏特(eV)为单位。原子发射光谱中的各条谱线都有相应的激发电位，其数值均标示在元素谱线表中。激发电位的高低反映了产生该条谱线所需能量的大小。共振发射线的激发电位叫作共振电位。第一共振电位是元素最低的激发电位。有关术语2021/7/15122.电离电位如果给予原子足够大的能量，则可使原子发生电离。失去一个电子为一级电离，失去两个电子为二级电离。元素电离所需的最低能量称作该元素的电离电位，以电子伏特为单位表示。离子能

5、级跃迁所产生的发射线称为离子线，每条离子线也都有相应的激发电位。2021/7/15133.原子线(Ⅰ)由原子外层电子受激发发生能级跃迁所产生的谱线叫原子线。以罗马字母Ⅰ表示Ca（Ⅰ）422.67nm为钙的原子线原子线有许多条基态激发态E*E2021/7/15144.离子线(Ⅱ,Ⅲ)离子外层电子受激发发生能级跃迁所产生的谱线。以罗马字母Ⅱ,Ⅲ表示失去一个电子为一级电离，一级电离线Ⅱ失去二个电子为二级电离，二级电离线ⅢCa（Ⅱ）396.9nmCa（Ⅲ）376.2nmCa（Ⅱ）比Ca（Ⅰ）波长短，因它们电子构型不同离子线和原子线都是元

6、素的特征光谱—称原子光谱.2021/7/15155.共振线和主共振线共振线：在所有原子谱线中，凡是由各个激发态回到基态所发射的谱线主共振线：在共振线中，从第一激发态跃迁到基态所发射的谱线共振线主共振线2021/7/1516发射光谱中往往既有原子谱线，也有离子谱线，这两种谱线都可以用于光谱分析。光谱谱线表中，以元素符号后面的罗马数字区别原子谱线和离子谱线。Ⅰ表示原子线，Ⅱ表示一级离子线，Ⅲ表示二级离子线。MgⅠ285.213nm原子线MgⅡ279.553nm一级离子线MgⅢ182.897nm二级离子线2021/7/1517二、谱线

7、强度在光谱分析中，分析物在光源中先蒸发为气体，形成蒸气云。在一般的光源条件下，蒸气云中带正电荷微粒与带负电荷微粒的密度几乎相等，物质处于等离子状态，称之为等离子体。2021/7/1518—+分子原子离子电子——————++++++近代物理学中，把电离度大于0.1%、其正负电荷相等的电离气体称为等离子体。在光谱分析中，被测定物质在激发光源中被蒸发、原子化、电离，基态原子或离子被高速运动的各种粒子碰撞激发，这样物质处于等离子状态。2021/7/1519（一）谱线强度表示式谱线强度是原子发射光谱定量分析的依据，必须了解谱线强度与各影响

8、因素之间的关系设i，j两能级间跃迁所产生的谱线强度Iij表示Iij=NiAijhij式中：Ni—处于较高激发态原子的密度（m-3）Aij—i，j两能级间的跃迁概率ij—为发射谱线的频率二、谱线的强度ijIij2021/7/1520当体系在一定温度下达到平衡时