第4节 定性、定量分析方法.ppt

03 07 13 第五章原子发射光谱分析法 一 光谱定性分析qualitativespectrometricanalysis二 光谱定量分析quantitativespectrometricanalysis三 应用Applications 第四节定性 定量分析方法 atomicemissionspectrometry AES qualitativeandquantitativeanalysismethods 03 07 13 一 光谱定性分析qualitativespectrometricanalysis 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 第一共振线 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 03 07 13 2 定性方法 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 03 07 13 标准光谱比较定性法 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 03 07 13 03 07 13 3 定性分析实验操作技术 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 03 07 13 b 电极 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 4mm 试样槽尺寸 直径约3 4mm 深3 6mm 试样量 10 20mg 放电时 碳 氮产生氰 CN 氰分子在358 4 421 6nm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 03 07 13 3 摄谱过程 摄谱顺序 碳电极 空白 铁谱 试样 分段暴光法 先在小电流 5A 激发光源摄取易挥发元素光谱 然后调节光阑 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 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 03 07 13 二 光谱定量分析quantitativespectrometricanalysis 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 矿石品位分级等大批量试样的快速测定 谱线强度比较法 测定一系列不同含量的待测元素标准光谱系列 在完全相同条件下 同时摄谱 测定试样中待测元素光谱 选择灵敏线 比较标准谱图与试样谱图中灵敏线的黑度 确定含量范围 03 07 13 2 光谱定量分析 1 发射光谱定量分析的基本关系式在条件一定时 谱线强度I与待测元素含量c关系为 I aca为常数 与蒸发 激发过程等有关 考虑到发射光谱中存在着自吸现象 需要引入自吸常数b 则 发射光谱分析的基本关系式 称为塞伯 罗马金公式 经验式 自吸是随原子浓度c增加而增强的 当浓度很小 自吸消失时 b 1 03 07 13 2 内标法基本关系式 影响谱线强度因素较多 直接测定谱线绝对强度计算难以获得准确结果 实际工作多采用内标法 相对强度法 在被测元素的光谱中选择一条作为分析线 强度I 再选择内标物的一条谱线 强度I0 组成分析线对 则 相对强度R A为其他三项合并后的常数项 内标法定量的基本关系式 03 07 13 内标元素与分析线对的选择 内标元素含量固定 原试样中不得含有内标元素 内标元素与待测元素具有相近的蒸发特性 c 分析线对应匹配 同为原子线或离子线 并要求两线的激发电位相近或电离电位 离子线 相近 d 内标线与分析线必须不受其它谱线的干扰 无自吸或自吸很小 e 组成分析线对的两条谱线波长尽量靠近 03 07 13 3 定量分析方法 a 内标标准曲线法由lgR blgc lgA以lgR对应lgc作图 绘制标准曲线 在相同条件下 测定试样中待测元素的lgR 在标准曲线上求得未知试样lgc b 摄谱法中的标准曲线法 S lgR blgc lgA在完全相同的条件下 将标准样品与试样在同一感光板上摄谱 由标准试样分析线对的黑度差 S 对lgc作标准曲线 三个点以上 每个点取三次平均值 再由试样分析线对的黑度差 在标准曲线上求得未知试样lgc 该法即三标准试样法 03 07 13 c 标准加入法 无合适内标物时 采用该法 取若干份体积相同的试液 cX 依次按比例加入不同量的待测物的标准溶液 cO 浓度依次为 cX cX cO cX 2cO cX 3cO cX 4cO 在相同条件下测定 RX R1 R2 R3 R4 以R对浓度c做图得一直线 图中cX点即待测溶液浓度 R Acbb 1时 R A cx ci R 0时 cx ci 03 07 13 三 原子发射光谱分析法的应用 原子发射光谱分析在鉴定金属元素方面 定性分析 具有较大的优越性 不需分离 多元素同时测定 灵敏 快捷 可鉴定周期表中约70多种元素 长期在钢铁工业 炉前快速分析 地矿等方面发挥重要作用 在定量分析方面 原子吸收分析有着优越性 80年代以来 全谱光电直读等离子体发射光谱仪发展迅速 已成为无机化合物分析的重要仪器 03 07 13 内容选择 第一节原子发射光谱分析基本原理basicprincipleofatomicemissionspectrometry第二节发射光谱分析装置与仪器deviceandinstrumentofAES第