原子光谱课件.ppt

《原子光谱课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第三章原子光谱分析法概述原子发射光谱法原子吸收光谱法元素的定性、定量分析§3.1概述3.1.1原子或离子光谱的特性原子核被电子环绕着，电子在不连续轨道中绕原子核运转。每个原子有大量的电子可绕行的轨道。每个电子轨道有一个与之有关的能级。大体上，离原子核越远的轨道，能级越高。基态当一个原子的电子处于最靠近原子核的轨道，则具有最低的能量，原子处于它的最佳的稳定状态。激发态当原子吸收了电磁辐射或与其它粒子（如电子，原子，离子或分子）相碰撞，原子的能量增加，这个能量可以是用于增加原子的动能，也可以是原子吸

2、收能量被激发，后者称为激发态。离子化若原子吸收足够高的能量，电子可以完全脱离原子，留下一个带正电荷的离子。电离能离子化过程需要的能量。能级图描述了能量跃迁，a,b代表激发，c代表离子化，d是离子化/激发，e为离子发射，f,g,h代表原子发射能级图描述的激发，离子化和发射过程水平线代表一个原子的能级；垂直箭头代表能级跃迁，或一个电子能量的改变能量和波长的关系E=h=hc/λ（Planck方程）这个方程表示能量与波长成反比，即当能量增加，波长减小，反之亦然。例如，上图中，f的发射波长大于g的发射波

3、长，由于f的能差小于g。每个元素有它自己的一系列特征能级，和它自己一套独有的吸收和发射波长。正是这种特征使原子光谱用于元素分析技术。3.1.2以原子光谱为基础的分析技术原子吸收光谱（AAS）原子发射光谱（AES）原子荧光光谱（AFS）原子质谱（AMS）§3.2原子发射光谱法（AES）3.2.1特点优点1.可同时测定多种元素----可对约70种元素进行分析。2.分析速度快、准确度高。3.选择性好、检出限低。4.试样消耗少5.ICP光源校准曲线线性范围可达7个数量级，可测定元素各种不同含量（高、中、

4、微含量）。缺点1.无法检测常见的非金属元素：O、N、S、卤素等谱线在远紫外区；2.非金属元素：Se、Te，激发电位高，灵敏度低，无法检测。原子发射光谱是原子的光学电子在原子内能级之间跃迁产生的线状光谱，反映的是原子及其离子的性质，与原子或离子来源的分子状态无关，因此，原子发射光谱只能用来确定物质的元素组成与含量，不能给出物质分子的有关信息。3.2.2原理原子发射光谱的产生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

5、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。电能、热能、光能等激发气态原子、离子的核外层电子跃迁至高能态。E2E0E1E3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hi原子发射谱线强度与试样中元素浓度的关系对一定的分析物质，当光源温度恒定时:I=ACI为谱线强度A为常数C为浓度考虑到自吸作用的影响时：I=ACbb为自吸系数3.2.3仪器结构原子发射光谱法的分析过程由光源提供能量使样品蒸发、形成气态原子、并进一步使气态原

6、子激发而产生光辐射；将光源发出的复合光经单色器分解成按波长顺序排列的谱线，形成光谱；用检测器检测光谱中谱线的波长和强度。仪器的外观图与示意图光源电感耦合等离子体ICP（Inductivelycoupledplasma）ICP装置组成高频发生器和感应圈炬管和供气系统试样引入系统放电的横截面图等离子体是一种由自由电子、离子、中性原子与分子所组成的，在总体上呈电中性的气体ICP最高温可达10000KA－氩气漩涡状通过炬管B－RF功率作用到线圈上C－火花在氩气中产生一些自由电子D-自由电子被RF场加速，

7、引起进一步的离子化，形成等离子体E－载有样品气溶胶的喷雾气流在等离子体中穿出一个洞样品滴进入到ICP时发生的过程＊去溶剂从气溶胶中除去溶剂，使样品成为较小的盐颗粒。＊气化、原子化先将盐颗粒分解为单分子气体，然后分解为原子。＊激发为了使原子或离子发射出它的特征辐射，其中它的一个电子必须通过一个激发过程跃迁到较高能级上。＊离子化由于许多元素的最强的发射线是从ICP中被激发离子所发射的，因此，一些原子需要离子化过程。单色器因为等离子体中激发物种在几个不同的波长处发射光，所以来自于等离子体的发射为多波长

8、的辐射。而这种多波长的辐射必须被分离成单独的波长，以便于每个受激物种的发射都能被检测，并且它们的强度也能被检测，而不受来自于其它波长的干扰。通常用单色仪或多色仪来完成对光的分离。检测器一旦与其它波长分离后，光的实际检测是用一个感光性的检测器来进行的，例如光增效管（PMT），或者象电荷注射装置（CID）或电荷耦合装置（CCD）这样的先进检测器。§3.3原子吸收光谱法（AAS）3.3.1特点优点1.检出限低、灵敏度高:火焰原子法:10-6级--10-9级；石墨炉:10-9--10-14级。2.选择性