分析化学第七章(1).ppt

分析化学 中国地质大学材料科学与化学工程学院 第七章 原子发射光谱分析法（Atomic Emission Spectrometry，AES） § 7.1 概述（General） § 7.2 基本原理（Basic Principles） § 7.3 仪器装置（Instrument） § 7.4 分析方法（Analytical Techniques） 第七章 作 业 P138-139 7.3、 7.4、 7.14、 7.15、 7.19 第七章 原子发射光谱分析法 本章重点: 原子发射光谱法的基本原理； 光谱仪的基本结构、工作原理及各部分的作用； 原子发射光谱定性和定量分析方法。 § 7.1 概述 　定义: 原子发射光谱法是通过测量分析物气态原子（或离子）受激发后所发射的特征谱线的波长或强度进行定性或定量分析的仪器分析方法。 § 7.1 概述 发展简史: 1859年：德国的 G R Kirchhoff和 R Bunsen 开创了以火焰为光源的发射法； 20世纪20年代：“内标原理” 提出，奠定了定量分析的基础； 20世纪30年代：建立了光谱定量分析方法； 20世纪40～50年代：是光谱分析的兴旺时期，主要采用火焰、电弧和火花为激发光源； 20世纪60年代中期，出现了以ICP为代表的等离子体新光源。著名光谱化学家Boumans：“ICP光源使古老的光谱分析获得了新生”。 § 7.1 概述 原子发射光谱法特点有： （1）多元素同时分析——一次可同时分析多达50～60多个元素； （2）检出限低——一般可达10-6～10-9g； （3）选择性好，抗干扰能力强——一般情况下干扰少，可不经分离而直接进行分别测定； （4）样品用量少——固体试样几～几十mg，液体试样可小于1mL； （5）固体样品直接分析——导体可直接分析，非导体可制成粉末进行分析； （6）线性范围宽——工作曲线线性范围达4～6数量级，可直接进行高、中、低含量的分析； （7）操作简便、快速，自动化程度高——现代仪器一般有计算机控制。 § 7.1 概述 原子发射光谱法存在以下缺点： （1）仪器装置较复杂，价格较昂贵； （2）不能直接分析有机物及非金属离子； （3）对化合物结构和化学形态分析尚无能为力。 § 7.2 基本原理 基本概念： 基态(ground state)—能量最低，最稳定的能量状态；光谱学规定基态的能量为０； 激发态(excitation state)—所有高于基本态的能量状态； 激发能(excitation energy)—从基态跃迁到某一激发态所需要的能量。 电离能(ionization energy)—电子脱离原子核的束缚所需要的能量； § 7.2 基本原理 线系(line series)—由各高能态向同一低能态跃迁所发射的谱线； 共振线(resonance line)—由激发态向基态跃迁所发射的谱线称为共振线； 主共振线—由第一激发态向基态跃迁所发射的谱线称为主共振线； 原子线(atomic line)—由原子所发射的谱线，以Ｉ表示； 离子线(ionic line)—由离子所发射的谱线，以II表示一次离子线，III表示二次离子线。 § 7.2 基本原理 谱线的产生 　 原子的外层电子由高能级向低能级跃迁，能量以电磁辐射的形式发射出去，这样就得到发射光谱。原子发射光谱是线状光谱。 一般情况下，原子处于基态，在激发光源作用下，原子获得能量，外层电子从基态跃迁到较高能态变为激发态 ，约经10-8 s，外层电子就从高能级向较低能级或基态跃迁，以光辐射的形式释放多余的能量，可得到一条光谱线。 § 7.2 基本原理 § 7.2 基本原理 § 7.2 基本原理 § 7.2 基本原理 § 7.2 基本原理 § 7.3 仪器装置 光谱仪通常由四部分组成，其结构框图如图所示。 § 7.3 仪器装置 § 7.3 仪器装置 § 7.3 仪器装置 § 7.3 仪器装置 § 7.3 仪器装置 （１）电弧光源 　　电弧和火花是发射光谱分析的经典激发光源，其突出的优点是直接分析固体样品。缺点是精密度差。目前主要用于定性和半定量分析。 　　电弧有直流和交流电弧两种，另外有高压和低压之分。 § 7.3 仪器装置 § 7.3 仪器装置 § 7.3 仪器装置 § 7.3 仪器装置 等离子体光源：　 　　 等离子体——能导电的气体。定义为一种电离度大于0.1%的电离气体，由电子、离子、原子和分子所组成，其中电子数目和离子数目基本相等，整体呈现中性。电流通过时，能产生很高的温度，使试样离解、原子激发，产生发