原子发射光谱(3).ppt

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1、第五章原子发射光谱分析（AtomicEmissionSpectroscopy，AES）5.1概述5.2基本原理5.3AES仪器5.4定性定量分析方法关键词：1）分析对象为大多数金属原子；2）物质原子的外层电子受激发射产生特征谱线（线光谱）；3）谱线波长——定性分析；谱线强度——定量分析。5.1概述定义：AES是据每种原子或离子在热或电激发下，发射出特征的电磁辐射而进行元素定性和定量分析的方法。2.历史：1859年德国学者Kirchhoff&Bensen——分光镜；随后30年——定性分析;1930年以后——定量分析3.AES特点1）多元素检测(multi-element)

2、;2）分析速度快:多元素检测;可直接进样;固、液样品均可3）选择性好：Nb与Ta；Zr与Ha，Rare-elements;4）检出限低：10-0.1g/g(g/mL);ICP-AES可达ng/mL级;5）准确度高：一般5-10%，ICP可达1%以下;6）所需试样量少；7）线性范围宽(linearrange)，4~6个数量级;8）无法检测非金属元素：O、S、N、X(处于远紫外)；P、Se、Te-----难激发，常以原子荧光法测定）ICP-AES对周期表中元素的检测能力（阴影面积表示使用的谱线数目；背景深浅表示检测限大小）5.2基本原理1.原子发射光谱的产生过程：1）能

3、量（电或热、光）基态原子2）外层电子(outerelectron)（低能态E1高能态E2）3）外层电子（低能态E1高能态E2）4）发出特征频率()的光子:E=E2-E1=h=hc/2.几个概念激发电位(Excitedpotential)：由低能态--高能态所需要的能量，以eV表示。每条谱线对应一激发电位。原子线：原子外层电子的跃迁所发射的谱线，以I表示,如Na(I)共振线(Resonanceline)：由激发态到基态(Groundstate)跃迁所产生的谱线，激发电位最小—最易激发—谱线最强。电离电位(Ionizationpotential)和离子线：原子受激后

4、得到足够能量而失去电子—电离；所需的能量称为电离电位；离子的外层电子跃迁—离子线。以II，III，IV等表示。3.原子能级与能级图(Energyleveldiagram)原子能级以光谱项符号表示：核外电子的运动状态描述：1）单个价电子运动状态n—主量子数，电子能量及距原子核的距离；n=1，2，3，…l—角量子数，电子角动量大小，及轨道形状（空间伸展方向）l=0，1，2，…，(n-1)m—磁量子数，角动量分量，磁场中电子轨道的空间伸展方向,m=0，1，2,…，lms—自旋量子数，电子自旋的方向，1/2n2S+1L2J+12）多个价电子的运动状态N—主量子数；L—总

5、角量子数，为l的失量和：L=li，如对于含2个价电子的原子：L=(l1+l2)，(l1+l2-1)，(l1+l2-2)，…，

6、l1-l2

7、S—总自旋量子数，为各个ms的失量和：S=ms其值可取：0，1/2，1，2/3，2，…J—为内量子数，轨道运动与自旋运动的相互作用，即轨道磁距与自旋磁距的相互作用而得出。即J=L+S具体求法是：J=(L+S)，(L+S-1)，(L+S-2)，…，

8、L-S

9、a)当LS，J=L+S到L-S，有（2S+1）个取值b)当LS，J=S+L到S-L，有（2L+1）个取值因此：描述多个价电子的运动状态可用下列光谱项来表示：n2S+1

10、LJ其中2S+1称为光谱的多重性（Multiplet）。例如：单价电子或Na:3s1----(3s1,4s,5s….)-(3p,4p,5p…)-(3d,4d,5d…)…S=+1/2或-1/2;L=l=0;J=[L+S,L-S]=0+1/2=1/22S1/2S=+1/2或-1/2;L=l=1;J=[L+S,L-S]=3/2,1/22P1/2，2P3/2S=+1/2或-1/2;L=l=2;J=[L+S,L-S]=5/2,3/22D3/2,2D5/2产生双重线(Doublet)：如Na,Li,Mg(I)对Na,Mg(I):32S1/2-------32P3/2Na589.0n

11、m(D2线)Mg(I)280.3nm32S1/2------32P1/2Na589.6nm(D1线)Mg(I)279.6nm钠原子及Mg+（I）能级图对能级图的理解：1）当能量高于约5.2和10.2eV时，Na和Mg(I)的3s电子将电离；2）水平线表示不同原子轨道的能级分布；垂直线表示不同电子层（n）下，相同原子轨道的能级分布。3）p轨道分裂成能量差别不大的两个p轨道(P1/2和P3/2);d轨道分裂成能差极微的两个D轨道(D3/2和D5/2，在图中将其写成D3/2,5/2);4）较高能态的单电子原子轨道p,d,f均分裂为两种状态，即都