第三章-原子发射光谱法一.ppt

1 基本原理 发射光谱的产生 原子外层电子跃迁 n 发射的电磁波的频率l 发射的电磁波的波长c 光速 约为3 0 1010cm sh 普朗克常数 为6 626 10 34J s 二 基本术语 激发电位 激发能 将原子中的外层电子从低能态激发到高能态所需的能量 一级电离电位 电离能 原子失去一个外层电子变成离子所需要的能量 原子线 原子的外层电子受到激发所产生的谱线 用 I 表示 离子线 离子的外层电子受到激发所产生的谱线 II 一级离子发射的谱线III 二级离子发射的谱线 三 定性及定量分析的依据 定性分析 根据发射谱线对应的波长 l 来判断出待测物中有哪些元素 定量分析 根据特征谱线的强度I测出所含元素的含量 四 发射光谱为何属于线状光谱 能级量子化 不连续选择定则 跃迁具有一定的选择性 2原子能级与原子光谱 一 光谱项符号 1 n 主量子数 决定了电子的能量和电子离核的远近 Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 外层电子 3s 1n 3 2 L 总角量子数 两个价电子 L l1 l2 l1 l2 1 l1 l2 2 l1 l2 C 1s 2 2s 2 2p 2 l1 l2 1 L可取2 1 0三个值 外层电子 2p 2 3 S 总自旋量子数 反映了电子各自的自旋角动量之间的偶合值与价电子数N有关 N为偶数 取 N为奇数 C N 2 S取1或0 取 4 J 内量子数 反映了电子轨道总角动量与电子自旋总角动量之间的偶合 J L S L S 1 L S 2 L S 当L S 有2S 1个值 当L S 有2L 1个值 2S 1 谱线的多重性J 光谱支项 例 Na 基态 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 价电子 3s 1 n 3L l 0用S表示S 1 2J 1 2 激发态 1s 2 2s 2 2p 6 3p 1 价电子 3p 1 n 3L l 1用P表示S 1 2J 3 2 1 2 例 就Mg原子而言 当L 2时 求光谱支项的数目 基态 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 价电子 3s 2 n 3L l1 l2 0用S表示S 1或0 取0J 0 L 2时 l1 l2 1 价电子 3p 2 n 3L 2用D表示S 1或0 取1J 3 2 1 二 选择定则 n 0或任意整数 L 1 即跃迁只能在S P P D D F之间发生 J 0 1 当J 0时 J 0的跃迁是禁阻的 S 0 即跃迁必须在相同多重态间进行 三 原子光谱与光谱项符号 Na 588 996nm 589 593nm 3光谱仪器 仪器组成 光源 激发装置 光谱仪 一 光源 作用 将被测物变为气态原子 然后将原子激发 基本概念 自持放电 先经引燃 再加大两电极间的电压 至气体被击穿后 电极将持续放电 击穿 当电压增大到一定程度时 电流的大小只与外界电路中的电阻有关 气体便被击穿 引燃 借助外界力量使气体电离 自吸 原子在高温发射某一波长的辐射 被处在边缘低温状态的同种原子所吸收的现象 自蚀 当自吸现象很严重时 中心谱线被完全吸收 光源 经典光源 现代光源 火焰 电弧 火花 直流电弧 交流电弧 电感耦合等离子体ICP 一 直流电弧 DirectCurrentArc DCA 工作原理 引燃方法 1 短路2 高频引燃 2 特点 蒸发温度高 持续放电 电极头温度高 绝对灵敏度高 适用于定性分析 弧层较厚 会导致自吸现象 严重时发生自蚀现象 不适于高含量组分的测定 放电稳定性差 重现性差 适于定性及半定量分析 3 应用 二 高压火花 HighVoltageSpark 工作原理 2 特点 激发温度较高 放电瞬间可达10000K以上蒸发温度较低放电稳定性好 因此重现性好 3 应用 低熔点的金属和合金以及难激发元素 高含量元素的定量分析 不适合定性分析 三 ICP 电感耦合等离子体 InductivelyCoupledPlasma 1 仪器组成 高频发生器等离子矩管雾化器 2 等离子矩管 三层同心的石英管 外缠2 5圈的感应线圈 三层都通有Ar气 3 等离子体 由电子 原子 离子或分子组成的在总体上呈电中性的气体 4 工作原理 ICP焰炬的3个区域 焰心区 预热区 温度10000K 试样气溶胶通过这一区域时被预热 挥发溶剂和蒸发溶质 内焰区 测光区 温度6000 8000K 试样在此原子化 激发 然后发射很强的原子线和离子线 是光谱分析区 尾焰区 温度低于6000K 发射激发能较低的谱线 稳定性好 精密度高 灵敏度高 具有好的检出限 线性范围宽 可达4 6个数量级 自吸现象小无极放电 没有电极污染缺点 对非金属测定灵敏度低 仪器价格较贵 维持费用