六章原子发射光谱分析法-ppt课件

1、第六章第六章 原子发射光谱原子发射光谱分析法分析法 一、光谱定性分析一、光谱定性分析qualitative spectrometric analysis二、光谱定量分析二、光谱定量分析quantitative spectrometric analysis三、特点与运用三、特点与运用feature and applications 第四节第四节 定性、定量分析方法定性、定量分析方法atomic emission spectrometry,AESqualitative and quantitative analysis methods 一、 光谱定性分析 qualitative spectrome

2、tric analysis定性根据：元素不同定性根据：元素不同电子构造不同电子构造不同光谱不同光谱不同特征光谱特征光谱1. 元素的分析线、最后线、灵敏线元素的分析线、最后线、灵敏线分析线：复杂元素的谱线能够多至数千条，只选择其中几条分析线：复杂元素的谱线能够多至数千条，只选择其中几条特征谱线检验，称其为分析线；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，最后消逝的谱线；最后线：浓度逐渐减小，谱线强度减小，最后消逝的谱线；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；或

3、几条谱线最强的线，即灵敏线。最后线也是最灵敏线；共振线：由第一激发态回到基态所产生的谱线；通常也是最共振线：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；灵敏线、最后线； 2. 2. 定性方法定性方法规范光谱比较法：规范光谱比较法： 最常用的方法，以铁谱作为规范最常用的方法，以铁谱作为规范(波长标尺波长标尺)；为什么选铁谱？；为什么选铁谱？ 规范光谱比较定性法规范光谱比较定性法 为什么选铁谱？为什么选铁谱？1谱线多：在谱线多：在210660nm范围内有约范围内有约4600条谱线；条谱线；2谱线间间隔分配均匀：容易对比，适用面广；谱线间间隔分配均匀：容易对比，适用面广；3定位准确：

4、已准确丈量了铁谱每一条谱线的波长。定位准确：已准确丈量了铁谱每一条谱线的波长。 规范谱图：将其他元素的分析线标志在铁谱上，铁谱起规范谱图：将其他元素的分析线标志在铁谱上，铁谱起到标尺的作用。到标尺的作用。 谱线检查：将试样与纯铁在完全一样条件下摄谱，将两谱谱线检查：将试样与纯铁在完全一样条件下摄谱，将两谱片在映谱器片在映谱器(放大器放大器)上对齐、放大上对齐、放大20倍，检查待测元素的分倍，检查待测元素的分析线能否存在，并与规范谱图对比确定。可同时进展多元素析线能否存在，并与规范谱图对比确定。可同时进展多元素测定。测定。 3. 3. 定性分析实验操作技术定性分析实验操作技术(1) 试样处置试样

5、处置 a. 金属或合金可以试样本身作为电极，当试样量很少时，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；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；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。液体试样可采用试样槽内。液体试样可采用ICP-AES直接进展分析。直接进展分析。(2) 实验条件选择实验条件选择 a. 光谱仪光谱仪 在定性分析中通常选择灵敏度高的直流电弧；狭缝宽度在定性分析中通常选择灵敏度高的直

6、流电弧；狭缝宽度57m；分析稀土元素时，由于其谱线复杂，要选择色散率；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。较高的大型摄谱仪。 b. b. 电极电极电极资料：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34 mm；试样槽尺寸：直径约34 mm， 深36 mm； 试样量：10 20mg ； 放电时，碳+氮产生氰 (CN)，氰分子在358.4 421.6 nm产生带状光谱，干扰其他元素出如今该区域的光谱线，需求该区域时，可采用铜电极，但灵敏度低。 3 3摄谱过程摄谱过程 摄谱顺序：碳电极摄谱顺序：碳电极(空白空白)、铁谱、试样；、铁谱、试样； 分段暴

7、光法：先在小电流分段暴光法：先在小电流(5A)激发光源摄取易挥发元素激发光源摄取易挥发元素光谱调理光阑，改动暴光位置后，加大电流光谱调理光阑，改动暴光位置后，加大电流(10A)，再次暴光，再次暴光摄取难挥发元素光谱；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。二、二、 光谱定量分析光谱定量分析 quantitative spectrometric analysis1. 1. 光谱半定量分析光谱半定量分析 与目视比色法类似；丈量试样中元素的大与目视比色法类似；丈量试样中元素的大致浓度范围；致浓度范围； 运用：用于钢材、合金等的分类、矿石档运用：用于钢材、合金等

8、的分类、矿石档次分级等大批量试样的快速测定。次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谱线强度比较法：测定一系列不同含量的待测元素规范光谱系列，在完全一样条件下待测元素规范光谱系列，在完全一样条件下( (同时摄同时摄谱谱) )，测定试样中待测元素光谱，选择灵敏线，比较，测定试样中待测元素光谱，选择灵敏线，比较规范谱图与试样谱图中灵敏线的黑度，确定含量范规范谱图与试样谱图中灵敏线的黑度，确定含量范围。围。 2. 光谱定量分析(1) 发射光谱定量分析的根本关系式发射光谱定量分析的根本关系式 在条件一定时，谱线强度在条件一定时，谱线强度I 与待测元素含量与待测元素含量c关关

9、系为：系为： I = a c a为常数为常数(与蒸发、激发过程等有关与蒸发、激发过程等有关)，思索到发，思索到发射光谱中存在着自吸景象，需求引入自吸常数射光谱中存在着自吸景象，需求引入自吸常数 b ，那么：那么：acbIcaIblglglg 发射光谱分析的根本关系式，称为塞伯-罗马金公式阅历式。自吸常数 b 随浓度c添加而减小，当浓度很小，自吸消逝时，b=1。 (2) (2) 内标法根本关系式内标法根本关系式 影响谱线强度要素较多，直接测定谱线绝对强度计算难以影响谱线强度要素较多，直接测定谱线绝对强度计算难以获得准确结果，实践任务多采用内标法相对强度法。获得准确结果，实践任务多采用内标法相对强

10、度法。 在被测元素的光谱中选择一条作为分析线在被测元素的光谱中选择一条作为分析线(强度强度I)，再选择，再选择内标物的一条谱线内标物的一条谱线(强度强度I0)，组成分析线对。那么：，组成分析线对。那么： 0000bbcaIcaI 相对强度相对强度R： AcbRcAcacaIIRbbblglglg0000 A为其他三项合并后的常数项，内标法定量的根本关系式。为其他三项合并后的常数项，内标法定量的根本关系式。内标元素与分析线对的选择：内标元素与分析线对的选择：a. 内标元素可以选择基体元素，或另外参与，含量固定；b. 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，

11、且激发电位相近(谱线接近)，“匀称线对； d. 强度相差不大，无相邻谱线干扰，无自吸或自吸小。 (3) (3) 定量分析方法定量分析方法 a. 内标规范曲线法内标规范曲线法 由由 lgR = blgc +lgA 以以lgR 对应对应lgc 作图，绘制规范曲线，在一样条件下，测作图，绘制规范曲线，在一样条件下，测定试样中待测元素的定试样中待测元素的lgR，在规范曲线上求得未知试样，在规范曲线上求得未知试样lgc； b. 摄谱法中的规范曲线法摄谱法中的规范曲线法 S = lgR = blgc + lgA 在完全一样的条件下，将规范样品与试样在同一感光板上在完全一样的条件下，将规范样品与试样在同一感

12、光板上摄谱，由规范试样分析线对的黑度差摄谱，由规范试样分析线对的黑度差( S )对对lgc作规范曲线作规范曲线(三个点以上，每个点取三次平均值三个点以上，每个点取三次平均值)，再由试样分析线对的黑，再由试样分析线对的黑度差度差,在规范曲线上求得未知试样在规范曲线上求得未知试样lgc 。该法即三规范试样法。该法即三规范试样法。 c. c.规范参与法规范参与法 无适宜内标物时，采用该法。取假设干份体积一样的试液cX，依次按比例参与不同量的待测物的规范溶液cO，浓度依次为： cX ， cX +cO ， cX +2cO ， cX +3cO ， cX +4 cO 在一样条件下测定：RX，R1，R2，R3

13、，R4。 以R对浓度c做图得不断线，图中cX点即待测溶液浓度。 R=Acbb=1时，R=A(cx+ci )R=0时， cx = ci 三、特点与运用三、特点与运用 feature and applications feature and applications 1. 1. 特点特点 (1) (1)可多元素同时检测可多元素同时检测 各元素同时发射各自的特各元素同时发射各自的特征光谱；征光谱； (2) (2)分析速度快分析速度快 试样不需处置，同时对十几种元试样不需处置，同时对十几种元素进展定量分析素进展定量分析( (光电直读仪光电直读仪) )； (3) (3)选择性高选择性高 各元素具有不同的

14、特征光谱；各元素具有不同的特征光谱； (4) (4)检出限较低检出限较低 10 100.10.1g g g-1(g-1(普通光源普通光源) )；ngng g-1(ICPg-1(ICP (5) (5)准确度较高准确度较高 5% 5%10% (10% (普通光源；普通光源； 1% 1% (ICP) (ICP) ； (6)ICP-AES (6)ICP-AES性能优越性能优越 线性范围线性范围4 46 6数量级，可数量级，可测高、中、低不同含量试样；测高、中、低不同含量试样； 缺陷：非金属元素不能检测或灵敏度低。缺陷：非金属元素不能检测或灵敏度低。2.2.原子发射光谱分析法的运用原子发射光谱分析法的运

15、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，不需分别、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、地矿等方面发扬重要作用； 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开展迅速，已成为无机化合物分析的重要仪器。内容选择：内容选择：第一节第一节 原子发射光谱分析根本原理原子发射光谱分析根本原理basic principle of atomic emission basic principle of atomic emission spectrometryspectrometry第二节第二节 发射光谱分析安装与仪器发射光谱分析安装与仪器device and instrum