3.光谱定性定量分析课案.ppt

仪器分析课程讲义 第七章 原子发射光谱分析 一、 光谱定性分析 2. 定性方法 为什么选铁谱？ 光谱定性分析中注意问题 光谱定性分析中注意问题 3. 定性分析实验操作技术 b. 电极 （3）摄谱过程 （4）检查谱线 二、 光谱定量分析 2. 光谱定量分析 (2) 内标法基本关系式 内标元素与分析线对的选择： (3) 定量分析方法 三、特点与应用 2.原子发射光谱分析法的应用 四、新型原子发射光谱法 * 2004.12 定性依据：元素不同→电子结构不同→光谱不同→特征光谱 1. 元素的分析线、最后线、灵敏线 分析线：复杂元素的谱线可能多至数千条，只选择其中几条特征谱线检验，称其为分析线； 最后线：浓度逐渐减小，谱线强度减小，最后消失的谱线； 灵敏线：最易激发的能级所产生的谱线，每种元素都有一条或几条谱线最强的线，即灵敏线。最后线也是最灵敏线； 共振线：由第一激发态回到基态所产生的谱线；通常也是最灵敏线、最后线 标准光谱比较法： 最常用的方法，以铁谱作为标准(波长标尺)；为什么选铁谱？ （1）谱线多：在210～660nm范围内有数千条谱线； （2）谱线间距离分配均匀：容易对比，适用面广； （3）定位准确：已准确测量了铁谱每一条谱线的波长。 标准谱图：将其他元素的分析线标记在铁谱上，铁谱起到标尺的作用。 谱线检查：将试样与纯铁在完全相同条件下摄谱，将两谱片在映谱器(放大器)上对齐、放大20倍，检查待测元素的分析线是否存在，并与标准谱图对比确定。可同时进行多元素测定。 只有当元素含量低时，最后线也就是光谱中的最灵敏线，但在含量高时，由于光谱线中谱线的自吸效应而影响其灵敏度 自吸现象：常规的光源其发光区域中间温度高而四周温度低，发光层四周的蒸汽原子，一般比中心原子处于较低的能级，因而当辐射能量通过这段路程时，将为其自身的原子所吸收，而使谱线中心强度减弱 元素浓度低时，不出现自吸。随浓度增加，自吸越严重，当达到一定值时，谱线中心完全吸收，如同出现两条线，这种现象称为自蚀。 灵敏线并非固定不变的，它和所采用的光源、感光板及摄谱仪型号等条件有关，对分析线的选择还应考虑到具体条件(p210) 光谱定性分析中要确定某一元素的存在，须在该试样的光谱中辨认出其分析线。但：若在某试样的光谱中没有某种元素的谱线，并不表示该试样中该元素绝对不存在 光谱分析法的特点：所需试样量少且简单快速、可靠性高，还可采用任何形式的试样，对大部分元素都有很高的灵敏度，可作为一种很好的无机定性或半定量分析的方法。 (1) 试样处理 a. 金属或合金可以试样本身作为电极，当试样量很少时，将试样粉碎后放在电极的试样槽内； b. 固体试样研磨成均匀的粉末后放在电极的试样槽内； c. 糊状试样先蒸干，残渣研磨成均匀的粉末后放在电极的试样槽内。液体试样可采用ICP-AES直接进行分析。 (2) 实验条件选择 a. 光谱仪 在定性分析中通常选择灵敏度高的直流电弧；狭缝宽度5～7?m；分析稀土元素时，由于其谱线复杂，要选择色散率较高的大型摄谱仪。 电极材料：采用光谱纯的碳或石墨，特殊情况采用铜电极； 电极尺寸：直径约6mm，长3～4 mm； 试样槽尺寸：直径约3～4 mm， 深3～6 mm； 试样量：10 ～20mg ； 放电时，碳+氮产生氰 (CN)，氰分子在358.4～ 421.6 nm产生带状光谱，干扰其他元素出现在该区域的光谱线，需要该区域时，可采用铜电极，但灵敏度低。 摄谱顺序：碳电极(空白)、铁谱、试样； 分段曝光法：先在小电流(5A)激发光源摄取易挥发元素光谱调节光阑，改变暴光位置后，加大电流(10A)，再次暴光摄取难挥发元素光谱； 为了避免摄取光谱时感光板移动机构带来的机械误差，而造成分析时铁光谱与试样光谱的波长位置不一，采用哈特曼光阑，可多次暴光而不影响谱线相对位置，便于对比。 摄谱后，在暗室中进行显影、定影、冲洗，最后将干燥好的谱片放在摄谱仪上进行谱线检查 用欲测元素的纯物质(或标准试样的谱线图)、元素标准光谱图与试样光谱进行比较查对 逐条检查灵敏线（对于试样中某些含量较高的元素，不一定依靠最后线作判断，而可以用一些特征线组） 对于成分复杂的试样，应考虑谱线相互重叠干扰的影响（通常须两条或以上的灵敏线出现，才能确认该元素的存在） 为避免干扰谱线，考虑用大色散率的摄谱仪来进行摄谱，使波长差别很小的互相干扰的谱线可能分离，或通过分段曝光 为提高灵敏度及消除干扰，有时需将备分析的杂质分离 1. 光谱半定量分析 与目视比色法相似；测量试样中元素的大致浓度范围； 应用：用于钢材、合金等的分类、矿石品