第3章原子发射光谱(1)
《第3章原子发射光谱(1)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第3章原子发射光谱(1)（24页珍藏版）》请在文档大全上搜索。
1、2022-6-1电磁辐射基础 根据试样中不同元素的原子或离子在热激发或电激发下，发射特征的电磁辐射而进行元素的定性和定量分析的方法。主要过程:(1)能源提供能量使试样蒸发、激发产生特征辐射, (2)色散分光形成光谱,(3)检测谱线的强度和波长。 特点：原子发射光谱之所以成功，主要是由于具有广普性和多元素同时分析能力，其特点有:(1)广普性，可检测70多种元素，(2)多元素检测能力，(3)选择性好，(4)检出限低，(5)准确度高，(6)试样消耗少，(7)校准曲线线性范围与所采用的光源及检测方法有关。2022-6-1 (1) 原子发射光谱分析法Atomic emission spectroscop
2、y2022-6-12-1 方法原理一.原子发射光谱的产生原子发射光谱的产生 原子的核外电子一般处在基态运动，原子的核外电子一般处在基态运动，当获取足够的能量后，就会从基态跃迁当获取足够的能量后，就会从基态跃迁到激发态，处于激发态不稳定（寿命约到激发态，处于激发态不稳定（寿命约10-8 s），），迅速回到基态时，就要释放出迅速回到基态时，就要释放出多余的能量，若此能量以光的形式辐射，多余的能量，若此能量以光的形式辐射，即得到原子发射光谱即得到原子发射光谱。 必要条件必要条件（1）原子要处于）原子要处于气态，（气态，（2）使原子）使原子激发。激发。2022-6-1能量与光谱 谱线的频率与两能级差的
3、关系服从普朗克谱线的频率与两能级差的关系服从普朗克公式：公式：E=E2- E1 = h c/E2-E1 =h c/ = c / =h = 1/ =hc h 为普朗克常数（为普朗克常数（6.62610-34 J.s） c 为光速为光速(2.9979251010cm/s)2022-6-1激发电位、共振线、离子线激发电位：原子的外层电子由低能级激发到高能级时所需要的能量称为激发电位。共振线：具有最低激发电位的谱线称为共振线，或者由最低激发态跃迁到基态产生的谱线均称为共振线。离子线：离子外层电子跃迁时发射的谱线成为离子线。I 表示原子线，II表示一次电离的离子发射的谱线，III表示二次电离的离子发射的
4、谱线。2022-6-1二.谱线的强度 在在i，j 两能级间跃迁，谱线强度两能级间跃迁，谱线强度Iij可表示为：可表示为： Iij= Ni Aij hij （1） Aij 为跃迁几率、为跃迁几率、ij 为辐射跃迁的频率为辐射跃迁的频率 在高温下，处于热力学平衡状态时，单位体积的在高温下，处于热力学平衡状态时，单位体积的基态原子数基态原子数N0与激发态原子数与激发态原子数Ni 之间遵守之间遵守Boltzmann分布定律分布定律2022-6-1Ni = N0 gi/g0 e-Ei/kT (2) gi,g0 为激发态和基态的统计权重，为激发态和基态的统计权重，Ei为激发电位，为激发电位，K为为Bolt
5、zmann常数，常数，T为激发温度（为激发温度（K）。（2）代入（）代入（1）得：）得：Iij = gi/g0AijhijN0e-Ei/kT 此式为谱线强度公式。此式为谱线强度公式。 Iij 正比于基态原子正比于基态原子N0 ，也就是说也就是说 Iij C，这就是这就是定量分析依据。影响定量分析依据。影响Iij的因素很多的因素很多,分别讨论如下：分别讨论如下：2022-6-1 1跃迁概率跃迁概率 AijIij 2统计权重统计权重 gi/g0Iij 3激发电位激发电位 Ei-lgIij 4.激发温度激发温度 T-1/lgIij （见下图）见下图） 5.基态原子数基态原子数 对于某一谱线而言，跃迁
6、概率、激发对于某一谱线而言，跃迁概率、激发电位都是恒定值，当温度一定时，谱线强度与基态电位都是恒定值，当温度一定时，谱线强度与基态原子数成正比，而在一定条件下，基态原子数与试原子数成正比，而在一定条件下，基态原子数与试样中该元素的浓度成正比，所以在一定条件下，谱样中该元素的浓度成正比，所以在一定条件下，谱线强度与被测元素浓度线强度与被测元素浓度c成正比成正比 I=ac当存在自吸时：当存在自吸时： I=acb2022-6-1谱线强度与温度谱线强度与温度2022-6-11自吸自吸 定义：原子发射谱线被处于低温状态的同类定义：原子发射谱线被处于低温状态的同类原子吸收而使谱线强度降低的现象叫自吸。原子
7、吸收而使谱线强度降低的现象叫自吸。自吸现象可以用朗伯自吸现象可以用朗伯-比耳定律表示：比耳定律表示： I = I0e-adc I为射出弧层后的谱线强度，为射出弧层后的谱线强度，I0为弧焰中心发射的谱线强度，为弧焰中心发射的谱线强度，a值同谱线的固有强度成正比，值同谱线的固有强度成正比，d为弧层厚度，为弧层厚度，c为吸光原为吸光原子的浓度。子的浓度。 共振线是原子由激发态跃迁至基态产生的，强度较大，最共振线是原子由激发态跃迁至基态产生的，强度较大，最容易被吸收。容易被吸收。三谱线的自吸与自蚀2022-6-1 2.自蚀定义：当自吸现象特别严重的时候，谱线中定义：当自吸现象特别严重的时候，谱线中心的
8、辐射将可能完全被吸收，出现心的辐射将可能完全被吸收，出现“边强中边强中暗暗”的现象，这种现象称为自蚀。的现象，这种现象称为自蚀。在谱线表上，常用在谱线表上，常用r表示自吸谱线，用表示自吸谱线，用R表示自蚀谱线。表示自蚀谱线。在共振线上，自吸严重时谱线变宽，在共振线上，自吸严重时谱线变宽，称为称为共振变宽。2022-6-1自吸与自蚀2022-6-122.仪器装置仪器装置 原子发射光谱仪通常由光源、分光仪、检原子发射光谱仪通常由光源、分光仪、检测器三部测器三部分组成。分组成。一一 .激发光源激发光源光源的作用光源的作用: 为试样中被测元素的蒸发、解为试样中被测元素的蒸发、解离、原子化、激发、跃迁提
