03 原子发射光谱法摘要.ppt

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第三章 原子发射光谱分析法 教学内容 5.1 概述 5.2 原子发射光谱法的产生 5.3 原子发射光谱仪器 5.4 光谱定性分析和半定量分析 5.5 光谱定量分析 5.6 原子发射光谱法的分析性能 教学基本要求 1 了解光谱分析仪和应用;原子发射光谱法的特点和应用 2 理解原子发射光谱法的基本原理;各种激发光源的工作原理和特点 3 掌握光谱定性、半定量、定量方法 典型发射光谱图 4. 离子线(Ⅱ,Ⅲ) 离子外层电子受激发发生能级跃迁所产生的谱线。 以罗马字母Ⅱ,Ⅲ表示 失去一个电子为一级电离,一级电离线 Ⅱ 失去二个电子为二级电离,二级电离线 Ⅲ Ca(Ⅱ)396.9 nm Ca(Ⅲ)376.2 nm Ca(Ⅱ)比Ca(Ⅰ)波长短,因它们电子构型不同 离子线和原子线都是元素的特征光谱—称原子光谱. 5.共振线和主共振线 共振线:在所有原子谱线中,凡是由各个激发态回到基态所发射的谱线 主共振线:在共振线中, 从第一激发态跃迁到基 态所发射的谱线 发射光谱中往往既有原子谱线,也有离子谱线,这两种谱线都可以用于光谱分析。光谱谱线表中,以元素符号后面的罗马数字区别原子谱线和离子谱线。Ⅰ表示原子线,Ⅱ表示一级离子线,Ⅲ表示二级离子线。 各能级都有确定的能量,两能级的能量差必然具有确定的数值,不同能级之间跃迁产生的原子光谱是波长确定、相互分隔的谱线,原子光谱称作线光谱。 例如:钠原子,核外电子组成为: (1S)2(2S)2(2P)6(3S)1 此时光谱项(基态光谱项)为: 32S1/2 表示n=3 L=0 S=1/2 J=1/2 第一激发态光谱项为: 32P3/2 n=3 L=1 S=1/2 J=3/2 32P1/2 n=3 L=1 S=1/2 J=1/2 钠谱线:5889.96 ? 32S1/2---- 32P3/2 5895.93 ? 32S1/2---- 32P1/2 钠的能级图 基态光谱项为: 32S1/2 第一激发态光谱项: 32P3/2 ; 32P1/2 钠谱线:5889.93? 32S1/2----32P3/2 5895.93 ? 32S1/2----32P1/2 二、谱线的强度 (一)谱线强度表示式 谱线强度是原子发射光谱定量分析的依据,必须了解谱线强度与各影响因素之间的关系 设i,j两能级间跃迁所产生的谱线强度Iij表示 Iij= NiAijh?ij 式中: Ni—处于较高激发态原子的密度(m-3) Aij—i,j两能级间的跃迁概率 ?ij —为发射谱线的频率 将波耳兹曼方程式代入谱线强度公式中 Iij= Ni Aij h ?ij (二)影响谱线强度的因素 1. 激发电位Ei 谱线强度与原子(或离子)的激发电位是负指数关系。 当N0、T一定时,激发电位越低,越易激发,Ni越多,谱线强度越大。 每一元素的主共振线的激发电位最小,强度最强。 每条谱线都对应一个激发电位,反映谱线出现所需的能量。 2. 温度T—关系较复杂 T 既影响原子的激发过程,又影响原子的电离过程 在一定范围内,激发温度升高谱线强度增大,但超过某一温度,温度越高,原子发生电离的数目越多,原子谱线强度降低,离子线谱线强度升高。 不同元素的不同谱线各有其最佳激发温度,激发温度与所使用的光源和工作条件有关 3. 跃迁概率 Aij 跃迁是原子的外层电子从高能态跳跃到低能态发射光量子的过程 跃迁概率是指两能级间的跃迁在所有可能发生的跃迁中的概率 从式中看出跃迁概率与谱线强度成正比,可通过实验数据得到 4. 统计权重 谱线强度与统计权重成正比。 g=2J+1 J为原子的内量子数 2J+1为能级的简并度 5. 基态原子 谱线强度与基态原子密度N0成正比 I ∝ N0 在一定条件下, N0与试样中元素含量成正比 N0 ∝ C, 所以,谱线强度也与被测定元素含量成正比。I ∝ C I ∝ C ——光谱定量分析的基础 (三)谱线的自吸与自蚀 在发射光谱中,谱线的辐射是从弧焰中心轴辐射出来的,中心部位温度高,边缘处的温度较低,元素的原子或离子从光源中心部位辐射被光源边缘基态或较低基态同类原子吸收,使发射谱线减弱——谱线自吸。 当低原子浓度时,谱线不呈现自吸现象;原子浓度增大,谱线产生

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