原子发射光谱法教学要求较好掌握原子光谱的产生原理.PDFVIP

第 3 章 原子发射光谱法 教学要求： 1．较好掌握原子光谱的产生原理；掌握原子发射光谱强度的影响因素。 2 ．基本掌握仪器的各部分基本工作原理、工作流程；掌握ICP 形成过程及其特性。 3 ．较好掌握光谱定性、半定量、定量分析 4 ．了解光谱法的干扰效应及消除方法 教学重点与难点 1. 原子发射光谱分析法的基本原理：原子发射光谱的产生。掌握原子发射光谱强度的影响 因素；谱线强度与分析元素的关系(塞伯一罗马金公式) 。 2 ．原子发射光谱仪器：激发光源及其选择，光谱仪的结构及组成。棱镜光谱仪及光栅光谱 仪的色散率和分辩率。感光板及乳剂特性曲线。 3. 光谱定性分析。灵敏线、最后线、分析线。半定量分析：谱线黑度比较法和谱线呈现法。 光谱定量分析：基本定量关系式，内标法原理，光谱定量分析方法和工作条件。 3-1 概述 一、定义 原子发射光谱法(atomic emission spectrometry, AES)是根据待测物质的气态原子被激发时 所发射的特征线状光谱的波长及其强度来测定物质的元素组成和含量的一种分析技术，一般 简称发射光谱分析或光谱(化学)分析。 二、原子发射光谱的分析过程 原子发射光谱是原子的特征，在进行发射光谱分析时，必须经过下列过程。 1 、试样蒸发、激发产生辐射 首先将试样引入激发光源中，给以足够的能量，使试样中待测成分蒸发、离解成气态原 子，再激发气态原子使之产生特征辐射。蒸发和激发过程是在激发光源中完成的，所需的能 量由光源发生器供给。 2 、色散分光形成光谱 从光源发出的光是包含有多种波长单色光的复合光，需要进行分光才能获得便于观察和 测量的光谱．这个过程是通过分光系统完成的，分光系统的主要部件是光栅(或棱镜) ，其作 用就是分光。 3 、检测记录光谱,根据光谱进行定性或定量分析 三、原子发射光谱法的特点 优点： 1. 应用范围广 2. 具有一定的精密度和准确度 3. 检出限低。 4. 样品消耗少 5. 多元素同时检出能力。 6. 分析速度快。 7. 选择性好。 8. 检出限低。 缺点： 1. 对标准参比的组分要求较高。 2. 含量（浓度）较大时，准确度较差。 3. 只能用于元素分析，不能进行结构、形态的测定。 4 大多数非金属元素难以得到灵敏的光谱线。 2-2 基本原理 所有物质都是由各种元素的原子进行相应的组合所组成的。各种元素的原子都包含 着一个结构紧密的原子核与外层电子，由于核与核外电子作用力不同，而使其核外电子排布 各具特征，形成能量各异的各种电子能级，每一电子处于一定的能级上，具有一定的能量， 在正常状态下，原子内所有的电子都处于能量最低的轨道上。这时，原子处于基态，但是当 原子受到外界能量(给出方式可以是热能、电能、光能等) 的作用时，原子由于与高速运动的 气态粒子或电子相互碰撞而获得了能量，那些受原子核束缚较小的价电子就会从基态跃迁到 更高的能级上，这一过程称作激发过程。处于高能态的原子称作激发态原子。处于激发态的 -8 -9 原子或离子是十分不稳定的，大约经过 10 ～10 s，便跃迁回到基态或其它较低的能级。在 这个过程中将以辐射的形式释放出多余的能量而产生发射光谱。辐射的能量可用下式表示： E 、E 分别为高能级、低能级的能量，h为普朗克(Planck)常数；v 及λ分别为所发射电磁波的 2 1 频率及波长，c为光在真空中的速度。 明确如下问题： 1 原子光谱是线光谱 2 同一种元素有许多条发射谱线 3 根据谱线的波长或频率可以进行定性分析 4 根据谱线的强度可以进行定量分析 5 有关术语 激发电位：原子中某一外层电子由基态 激发到高能态所需要的能量，称为激发电位。 电离电位（电离能）: 把原子中外层电子电离所需要的最低能量，称为电离电位。 共振线: 由各激发态跃迁回基态所发射出来的辐射线，称为共振线。 由最低激发态（第一激发态）跃迁回基态所发射的辐射线，称为第一共振线，通常把第 一共振线称为共振线。主共振线具有最小的激发电位，因此最容易被激发，一般是该元素最 强的谱线。 原子线: 由原子外层电子被激发到高能态后，跃迁