第三章 原子发射光谱法一

第三章原子发射光谱法一第1页，课件共28页，创作于2023年2月§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第2页，课件共28页，创作于2023年2月二、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第3页，课件共28页，创作于2023年2月三、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第4页，课件共28页，创作于2023年2月四、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）第5页，课件共28页，创作于2023年2月§2原子能级与原子光谱一、光谱项符号第6页，课件共28页，创作于2023年2月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)1

n=32.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

第7页，课件共28页，创作于2023年2月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取第8页，课件共28页，创作于2023年2月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：光谱支项第9页，课件共28页，创作于2023年2月例：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}第10页，课件共28页，创作于2023年2月例：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=0L=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}第11页，课件共28页，创作于2023年2月第12页，课件共28页，创作于2023年2月二、选择定则Δn=0或任意整数。ΔL=±1，即跃迁只能在S↔P，P↔D，D↔F之间发生。ΔJ=0，±1。当J=0时，ΔJ=0的跃迁是禁阻的。ΔS=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Na588.996nm{Δn=0ΔL=-1ΔJ=-1ΔS

=0589.593nm{Δn=0ΔL=-1ΔJ

=0ΔS=0第13页，课件共28页，创作于2023年2月§3光谱仪器仪器组成

{光源（激发装置）光谱仪第14页，课件共28页，创作于2023年2月一、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第15页，课件共28页，创作于2023年2月自吸：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第16页，课件共28页，创作于2023年2月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第17页，课件共28页，创作于2023年2月〈一〉直流电弧（DirectCurrentArc，DCA）工作原理第18页，课件共28页，创作于2023年2月引燃方法：1.短路2.高频引燃第19页，课件共28页，创作于2023年2月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.应用第20页，课件共28页，创作于2023年2月〈二〉高压火花（HighVoltageSpark）工作原理第21页，课件共28页，创作于2023年2月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，不适合定性分析第22页，课件共28页，创作于2023年2月〈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ICP主体第23页，课件共28页，创作于2023年2月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

{外：冷却气中：辅助气内：载气

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.工作原理第24页，课件共28页，创作于2023年2月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第25页，课件共28页，创作于2023年2月稳定性好（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，维持费用较高5.特点6.应用溶液定量分析第26页，课件共28页，创作于2023年2月〈四〉三种光源的对比光源蒸发温度激发温度/K放电稳定性应用范围DCA（直流电弧）高4000~7000稍差定性及半定量分析Spark（火花）低瞬间10000好低熔点的金属和合金以及难激发元素、高