新仪器分析－1原子发射光谱.ppt

仪器分析2007INSTRUMENTALANALYSIS上海大学生命科学学院,目录,第一部分光谱分析（16章）20学时第二部分电分析化学（7章）5学时第三部分色谱分析（810章）10学时第四部分现代仪器分析（1112章）10学时第五部分现代生物分析（补充章）5学时,课时分布,章节内容原章节学时绪论第一章第一章原子发射光谱第七章2第二章原子吸收光谱第八章3第三章分子吸收光谱第九章5第四章红外吸收光谱第十章5第五章荧光光谱补充5,章节内容原章节学时第六章激光拉曼光谱法补充3第七章电位分析法及其他第四章7第八章气相色谱法第二章5第九章高效液相色谱法第三章3第十章超临界色谱补充2第十一章核磁共振波谱分析第十一章5第十二章质谱分析第十二章5,教材仪器分析朱明华参考书仪器分析教程北京大学仪器分析武汉大学化学系INSTRUMENTALMETHODSOFANALYSISSIXTHEDITIONHobartH.Willardetal.,绪言INTRODUCTION,1分析化学的重要组成部分2仪器分析的基本内容3仪器分析特点4发展趋势,1分析化学的重要组成部分,分析化学化学分析仪器分析仪器分析的发展趋势,分析化学研究物质组成、状态和结构的科学。包括化学分析和仪器分析。化学分析利用化学反应和它的计量关系确定物质组成、含量的分析方法,仪器分析,利用专门的高精度仪器测量物质的物理及物化性质，确定物质组成、含量、结构状态的一门科学，是分析化学的发展方向。不仅是重要的分析测试方法而且是强有力的科学研究手段。建立现代仪器分析方法获得诺贝尔奖的科学家有十多位。,仪器分析的发展（1）.16-20世纪初技术-科学（2）.二战期间化学分析-仪器分析（3）.70年代末经典-智能,一些实际的应用,分子结构的测定化学位移各向异性的研究金属离子同位素的应用动力学核磁研究质子密度成像T1T2成像化学位移成像其它核的成像指定部位的高分辨成像元素的定量分析有机化合物的结构解析表面化学有机化合物中异构体的区分和确定大分子化学结构的分析,生物膜和脂质的多形性研究脂质双分子层的脂质分子动态结构生物膜蛋白质脂质的互相作用压力作用下血红蛋白质结构的变化生物体中水的研究生命组织研究中的应用生物化学中的应用在表面活性剂方面的研究原油的定性鉴定和结构分析沥青化学结构分析涂料分析农药鉴定食品分析药品鉴定,仪器分析的基本内容及分类（按信号分类）,辐射信号电信号其他信号与分离相结合,3仪器分析特点,优点快、灵、低、痕、多、无、客联用、自动、保存、处理、规范局限性相对误差大，不利于常量分析价格昂贵前处理复杂,4发展趋势,有什么、有多少-多信息、多维常量-痕量组成-形态总体-微区表面、逐层宏观-微观静态-动态破坏-无损离线-在线,第一部分光学分析法SpectrometricAnalysis原子光谱与分子光谱,光学分析法概要,1光学分析法2光学分析法分类3电磁辐射性质4光谱学仪器,1光学分析法,定义根据物质发射、吸收电磁辐射以及物质与电磁辐射的相互作用来进行分析的方法范围：射线-无线电波方式：发射、吸收、散射等,2.光学分析分类,光谱分析基于测量辐射的波长与强度，涉及物质能级跃迁及物质含量根据电磁辐射本质分类：原子光谱与分子光谱根据辐射能量传递方式：发射光谱、吸收光谱散射光谱等,非光谱分析不涉及能级跃迁。利用电磁辐射与物质的相互作用在辐射方向上的改变可利用折射、反射、色散、散射、干涉衍射、偏振等。如X射线衍射分析等。,3电磁辐射的性质,波粒二象性周期T频率波长波数传播速度vE=h=hc/,4光谱法仪器,五个基本单元：光源单色器样品容器检测器读出器件,原子光谱AtomicSpectrometry,原子光谱,第一章原子发射光谱第二章原子吸收光谱,第一章原子发射光谱AtomicEmissionSpectrometryAES,第一章原子发射光谱AtomicEmissionSpectrometryAES,1基本概念2基本原理3仪器4分析方法,1基本概念,物质、原子、原子核基态、激发态、活化原子激发电位、电子伏特电离、一级电离、二级电离、电离电位,离子激发电位去活化、辐射跃迁、无辐射跃迁原子能级的不连续性、量子化线光谱、明线光谱原子线、离子线,2基本原理,原子发射光谱：某些原子化器不仅将试样转变成原子和简单的元素离子，而且将其部分由基态激发到较高电子能级，激发态物质通过紫外和可见光区的辐射，迅速释放能量（完成弛豫），返回基态。这样产生的光谱（谱线的组合）称为原子发射光谱。,原子发射光谱分析法：利用原子发射谱线的波长（横坐标）与强度（黑度）进行元素定性与定量的分析方法,原子发射光谱过程,M*（受激态原子）吸收发射（原子线）蒸发解离MRMRM+R固体试样气态分子气态原子（基态）电离M+（离子）吸收发射（离子线）M+*（受激态离子）,原子发射光谱谱图示意,3.仪器,原子发射光谱系统主要由光源、分光系统（光谱仪）与观测系统组成摄谱仪映谱仪测微光度计整体光源（发射谱线）单色器分光检测干板摄谱映谱仪测微光度计测谱线黑度,3.1光源,作用：对试样的蒸发和激发提供能量将试样中的组分蒸发离解为气态原子（离子）；使气态原子（离子）激发，去活化时产生特征光谱；根据测定的要求与目的以及不同试样的性质，确定光源,3.2InductiveCoupledHighFrequencyPlasma,电感耦合高频等离子体（ICP)气体处在高度电离状态，其所形成的空间电荷密度大致相等，整个气体呈电中性。等离子体是指包含有分子、原子、离子、电子等各种粒子电中性的集合体。,电感耦合高频等离子体,电感耦合高频等离子体（ICP)特性：高分析灵敏度扩展了线性范围减少碱金属元素干扰无电极放电耗样量较少光谱背景减少,3.3（分光系统）光谱仪,分类看谱镜摄谱仪光电式,摄谱仪（光栅上，棱镜下）,观测系统映谱仪与测微光度计,映谱仪：放大干板光谱，寻找并确定特征谱线的位置测微光度计：测量谱线的黑度值,黑度值S=lg1/T=lgIO/I相当与吸光值A（在紫外可见光谱中详述）,4分析方法,4.1定性分析4.2定量分析4.3半定量分析4.4光电直读等离子体发射光谱仪4.5原子发射光谱仪的特点与应用,4.1定性分析,4.1.1光谱定性分析基本概念谱线组（特征谱线）；分析线、灵敏线（最后线）;、线共振线、第一共振线、最灵敏线,4.1.2定性依据元素的特征谱线是光谱定性的依据。一般以灵敏线为分析线。灵敏线指激发电位低，跃迁概率大的谱线，一般是主共振线,自吸现象,4.1.2光谱定性步骤样品预处理摄谱对照谱线：标准光谱比较法。用铁光谱作比较。,4.2光谱定量分析干板感光层乳剂特型谱线强度I曝光时间t曝光量HH=It黑度SS=lg(1/T)透过率T,4.2定量分析,赛博罗马金经验公式法I=acbb为自吸常数，无自吸1，有自吸1受实验条件影响，a值很难保持常数，I谱线绝对强度，很难测定。,赛博罗马金经验公式I=acb两边取对数lgI=blgc+lga即lgI与lgc呈线性关系，由于C较大时，自吸系数b1,使两端发生弯曲。,内标定量法1I1/I2=a1c1b1/a2c2b2=acbR=I1/I2lgR=lgI1/I2=blgc+lga,2.谱线的黑度与曝光量的对数成线性关系S1=1lgH1-i1S2=2lgH2-i2,3S=S1-S21lgH1-i12lgH2i2谱线靠近时1=2,i1=i2S=lg(H1/H2)lg(I1/I2)=lgRS=blgc+lga证明谱线黑度值之差与元素浓度呈线性关系,三标准试样