第7章 原子发射光谱的分析(AES).ppt

第七章 原子发射光谱分析（AES） §7－1 光学分析法概要 光学分析法是建立在物质发射、吸收电磁辐射或物质与电磁辐射相互作用基础之上的各种分析方法的统称。 一、电磁辐射的基本性质 电磁辐射是以巨大速度通过空间、不需要以任何物质作为传播介质的一种能量。 近代研究和实验结果表明，电磁辐射既具有波的性质，也具有粒子的性质，即波粒二重性。 1.电磁辐射的波动性 经典物理的观点认为：电磁波是具有相同位相的两个互相垂直的振动矢量——电场矢量和磁场矢量。电磁辐射为正弦波 a.周期T—两个相邻矢量极大（或极小）通过空间某固定点所需要的时间间隔叫做辐射的周期，单位为秒（s）。 b.频率ν—为空间某点的电场每秒钟到达极大值的次数，即每秒钟内辐射振荡的次数，ν＝1/T，单位为s－1或赫兹，1Hz＝1 s－1 c.波长λ—相邻两极大或极小值之间的距离，所用单位随着不同的电磁波谱区而不同。常用的单位有厘米（cm），微米（μm）,纳米（nm） d.波数σ—每厘米内波的数目，即单位距离中极大值的数目。它等于以厘米为单位的真空中波长的倒数， σ＝1/ λ，单位为cm-1。 e.传播速度V—波在一秒钟内通过的距离。由于波每秒有ν次振动，而每次振动通过的距离为λ，所以V ＝ λν 电磁辐射（电磁波）的频率只决定于辐射源，而与介质无关。无论辐射通过什么介质 ，其频率保持不变，与此相反，传播速度V和波长λ则与介质有关，随着辐射通过不同的介质而不同。 2.电磁辐射的粒子性 电磁辐射的传播以及反射、衍射、干涉等现象必须要用电磁辐射的波动性来解释。但是电磁辐射的吸收和发射等同物质相互作用的现象则不能用波的性质来解释，必须将电磁辐射看作是不连续的能量微粒，即光子或光量子。 光子具有能量hν ，具有动量hc/λ 。每个光子的能量 ε＝ hν＝ hc/λ = hcσ（Planck公式） 从普朗克公式可以看出： a.普朗克公式把属于粒子概念的光量子能量ε同属于波动概念的辐射的频率或波长联系起来了。（频率越低、波长越长，光量子能量越小；频率越高、波长越短，光量子能量越大） b.光量子的能量是和波数成正比的。 电子伏特（eV）常用作高能量光量子的能量单位，其定义为：一个电子在真空中通过1V电压降所获得的能量。 1eV＝1.602×10-19J 3.电磁波谱 电磁辐射(电磁波)按波长顺序排列，称为电磁波谱。 10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm 从上表可以看出： 把电磁辐射波谱大致分为三个波谱区域： a.高能辐射区，包括γ射线和X射线区。 γ射线能量最高，它来源于核能级跃迁。 X射线来源于内层电子能级跃迁。 b.光学光谱区，包括紫外区、可见区、红外区。 来源于原子核分子外层电子的能级跃迁，以及分子振动、转动能级的跃迁。 c.波谱区,包括微波核射频区，是电磁波谱的长波部分。 二、光学分析法的分类 光学分析法可分为光谱法和非光谱法两大类 1.光谱法 光谱法是基于测量辐射的波长及强度的光学分析方法。根据特征光谱的波长进行定性分析；而根据光谱的强度与物质的含量有关，进行定量分析。 光谱法又可分为吸收光谱法、发射光谱法、荧光光谱法、拉曼光谱法等。 （1）发射光谱法 物质中的粒子用一定的能量（如光、电、热等）激发到高能级后，当跃迁回低能级时，便产生出特征发射光谱，利用此发射光谱进行分析的方法称为发射光谱法。 （2）吸收光谱法 利用物质的特征吸收光谱来进行分析的方法。 2.非光谱法 非光谱法是基于物质与电磁辐射相互作用时，测量辐射的某些性质，如折射、散射、干涉、衍射、偏振等变化的分析方法。例如：比浊法、X射线衍射法。 §7-2原子发射光谱分析的基本原理 原子发射光谱法(atomic emission spectrometry,AES)是根据待测物质的气态原子被激发时所发射的特征线状光谱的波长及其强度来测定物质的元素组成和含量的一种分析技术。 一、 相关名词 在一般情况下，原子处于稳定状态，它的能量是最低的，这种状态称为基态；当原子受到外界能量的作用时，原子中外层电子从基态跃迁到更高的能级上，处于这种状态的原子称为激发态。 激发电位 激发电位是一个能量概念，电子从基态跃迁到某一激发态，所需的能量，称为激发电位，也就是发生跃迁两个能级间的能量差。通常以电子