光谱分析基础知识光谱析基础知识.ppt

物质成分的光谱分析 孙　梅 sunmei@ustc.edu.cn 3602811（办公室） 可见光范围内，不同波长的光会让人感觉到不同的颜色。 　　 例如：硫酸铜溶液因为吸收了白光中的黄色而呈现蓝色；高锰酸钾溶液因吸收了白光中的绿色而呈现紫色。 物质呈现的颜色与吸收光的对应关系可通过下图简单描述。 原子吸收光谱为一些暗线，分子吸收光谱为一些暗带。 根据物质对不同波谱区辐射能的吸收，建立了各种吸收光谱法，如：紫外-可见分光光度法，红外光谱法等。 （e）X射线-荧光光谱仪 光源为产生X-射线的X-射线管。用X-射线照射样品，样品原子内层电子受激发被打出，形成空穴，外层电子落入空穴，同时释放出次级X-射线。 缺点：进行测定时，需一个元素一个元素地进行分析；且大多需要显色剂；样品处理较复杂，不如其它光谱法迅速。 ２. 分子荧光发射光谱法 优点：主要用于有机物的定性、定量分析，可测定数百种有机物。亦可进行多达60~ 70种无机元素的分析，但需要用有机荧光络合剂。灵敏度可达ng/g级。 缺点：干扰因素多，实验要求条件（试剂、水和溶剂等）苛刻，难于掌握。设备价格也较贵，不便普及。 ３. 原子吸收光谱法 优点：对于一些常见金属元素，如：Cu、Zn、Fe、Mn、Ca、Mg、Pb、Sn、K、Na等很容易测定。 缺点：对一些难熔金属，如：Be、Al、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Th、U、稀土元素及B等，灵敏度不令人满意。 ４. 原子发射光谱法 优点：样品处理较简单，背景干扰较少，能同时进行几十种元素的定性和定量分析。 3．光谱分析的发展简史 光谱分析法是基于物质发射的电磁辐射及电磁辐射与物质的相互作用而建立起来的分析方法。 光谱分析发展较早，建立于19世纪60年代，20世纪30年代得到迅速发展。 20世纪40年代中期，由于电子学中光电倍增管的出现，促使了原子发射光谱分析法、红外光谱法、紫外-可见分光光度法、X射线荧光光谱法的发展。 　 20世纪50年代原子物理学的发展促进了原子吸收分光光度法、原子荧光分光光度法的兴起。 　　20世纪60年代等离子体、傅里叶变换和激光技术的出现，促进了光谱分析的深入发展。 　　20世纪70年代出现了等离子体-原子发射光谱分析，傅里叶变换红外光谱法和激光光谱法等一系列分析技术。 值得一题的是20世纪70年代发展起来的激光共振电离光谱法，它的灵敏度达到了极限，可以检测单个原子。 　　　 4. 光谱分析方法的分类 　　根据物质对不同波谱区辐射能的吸收和发射，建立了不同的光谱分析方法。 表1-3列出了常见光谱分析方法及其主要用途。 表1-3 光谱分析方法及其主要用途 方 法 名 称 辐射能作用的物质 主 要 用 途 紫外-可见分光光度法 分子外层价电子 微量单元素或分子定量 原子吸收分光光度法 气态原子外层电子 痕量单元素定量 红外光谱法 分子振动或转动 结构分析及有机物定性定量 原子发射光谱法 气态原子外层电子 微量元素连续或同时定性定量 原子荧光光谱法 气态原子外层电子 微量单元素定量 X射线荧光光谱法 原子内层电子 常量元素定性定量 荧光光谱法 分子 微量单元素或分子定量 光电子能谱法 原子或分子 表面及表层定性定量 　　本课程主要讨论的内容包括： 　紫外-可见分子吸收光谱法 　分子荧光发射光谱法 　原子吸收光谱法 　电感耦合等离子体原子发射光谱法 　X射线-原子荧光发射光谱法 ?1.3 光谱分析的特点 1．主要特点 （1）操作简单、分析快速 　 例：对于岩石、矿物试样，可以不经任何处理，就能同时对几十种金属元素进行全分析，并给出半定量数据，因此在地质普查中得到了广泛的应用。 这方面的仪器首推原子发射光谱法和X射线-原子荧光光谱法。 （2）选择性好 　　例如：对于一些化学性质相近的元素如铌、钽；锆、铪；铷和铯，尤其是稀土元素，用一般化学分析法难以分别测定，只能测定其总量。 　　而原子发射光谱法和X射线-荧光光谱法却能比较容易地进行个别测定。 （3）灵敏度高 　 光谱分析的灵敏度与仪器设备条件、试样处理方法、试样的组成及被测元素的性质有关。 　　一般进行直接测定，相对灵敏度可达0.1~10 ?g/g；绝对灵敏度可达1?10-8~1?10-9g。 如果预先进行化学富集及物理浓缩，相对灵敏度可达ng/g级；绝对灵敏度可达1?10-11g。 （4）准确度较高 　　当含量1%，准确度较差；当含量在0.1%~1%，其准确度与化学分析法