原子发射光谱分析法优秀PPT.ppt

第十三章第十三章 原子放射光谱分析原子放射光谱分析法法一、概述一、概述generalizationgeneralization二、原子放射光谱的产生二、原子放射光谱的产生formation of atomic formation of atomic emission spectra emission spectra 三、谱线强度三、谱线强度spectrum line intensityspectrum line intensity四、谱线自吸与自蚀四、谱线自吸与自蚀self-absorption andself-absorption andselp reversal of selp reversal of spectrum line spectrum line 第一节 原子放射光谱分析基本原理atomic emission spectrometry,AESbasic principle of AES2022/10/31一、概述一、概述 generalization原原子子放放射射光光谱谱分分析析法法（atomic atomic emission emission spectroscopy spectroscopy，AESAES）：元元素素在在受受到到热热或或电电激激发发时时，由由基基态态跃跃迁迁到到激激发发态态，返返回回到到基基态态时时，放放射射出出特特征征光光谱谱，依依据据特特征征光光谱谱进进行行定定性性、定量的分析方法。定量的分析方法。18591859年，基尔霍夫年，基尔霍夫(Kirchhoff G R)(Kirchhoff G R)、本生、本生(Bunsen R W)(Bunsen R W)研制第一台用于光谱分析的分光镜，实现了光谱检验；研制第一台用于光谱分析的分光镜，实现了光谱检验；19301930年以后，建立了光谱定量分析方法；年以后，建立了光谱定量分析方法；原原子子光光谱谱 原原子子结结构构 原原子子结结构构理理论论 新新元元素素在在原原子子吸吸取取光光谱谱分分析析法法建建立立后后，其其在在分分析析化化学学中中的的作作用用下降，新光源下降，新光源(ICP)(ICP)、新仪器的出现，作用加强。、新仪器的出现，作用加强。2022/10/31原子放射光谱分析法的特点原子放射光谱分析法的特点:(1)(1)可多元素同时检测可多元素同时检测 各元素同时放射各自的特征光谱；各元素同时放射各自的特征光谱；(2)(2)分析速度快分析速度快 试样不需处理，同时对几十种元素进行定试样不需处理，同时对几十种元素进行定量分析量分析(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 10 100.10.1 g g g-1(g-1(一般光源一般光源)；ngng g-g-1(ICP1(ICP）(5)(5)精确度较高精确度较高 5%5%10%(10%(一般光源）；一般光源）；1%(ICP)1%(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，可测高、中、数量级，可测高、中、低不同含量试样；低不同含量试样；缺点：非金属元素不能检测或灵敏度低。缺点：非金属元素不能检测或灵敏度低。2022/10/31二、原子放射光谱的产生二、原子放射光谱的产生 formation of atomic emission formation of atomic emission spectra spectra 在正常状态下，元素处于基态，元素在受到热（火焰）或电（电火花）激发时，由基态跃迁到激发态，返回到基态时，放射出特征光谱（线状光谱）；特征辐射基态元素基态元素M激发态激发态M*热能、电能E2022/10/31原子的共振线与离子的电离线原子的共振线与离子的电离线 原子由第一激发态到基态的跃迁：原子由第一激发态到基态的跃迁：第一共振线，最易发生，能量最小；第一共振线，最易发生，能量最小；原子获得足够的能量原子获得足够的能量(电离能电离能)产生电离产生电离,失去一个电子，失去一个电子，一次电离。一次电离。离子由第一激发态到基态的跃迁离子由第一激发态到基态的跃迁(离子放射的谱线离子放射的谱线)：电离线，其与电离能大小无关，离子的特征共振线。电离线，其与电离能大小无关，离子的特征共振线。原子谱线表：原子谱线表：I I 表示原子放射的谱线；表示原子放射的谱线；II II 表示一次电离离子放射表示一次电离离子放射的谱线；的谱线；III III表示二次电离离子放射表示二次电离离子放射的谱线；的谱线；Mg Mg：I 285.21 nm I 285.21 nm；II 280.27 nmII 280.27 nm；2022/10/31 Na 能级图能级图 由由各各种种高高能能级级跃跃迁迁到到同同一一低低能能级级时时放放射射的的一一系系列列光光谱线；谱线；2022/10/31 K 元素的元素的能级图能级图 2022/10/31 Mg 元素的能级图元素的能级图2022/10/31三、谱线强度三、谱线强度 spectrum line intensity原原子子由由某某一一激激发发态态 i 向向低低能能级级 j 跃跃迁迁，所所放放射射的的谱谱线线强强度度与激发态原子数成正比。与激发态原子数成正比。在在热热力力学学平平衡衡时时，单单位位体体积积的的基基态态原原子子数数N0与与激激发发态态原原子数子数Ni的之间的分布遵守玻耳兹曼分布定律：的之间的分布遵守玻耳兹曼分布定律：gi、g0为激发态与基态的统计权重；Ei：为激发能；k为玻耳兹曼常数；T为激发温度；放射谱线强度：Iij=Ni Aijhijh为Plank常数；Aij两个能级间的跃迁几率；ij放射谱线的频率。将Ni代入上式，得：2022/10/31谱线强度谱线强度影响谱线强度的因素：影响谱线强度的因素：（1）激发能越小，谱线强度越强；）激发能越小，谱线强度越强；（2）温度上升，谱线强度增大，但）温度上升，谱线强度增大，但易电离。易电离。2022/10/31四、谱线的自吸与自蚀四、谱线的自吸与自蚀 self-absorption and self reversal of spectrum line 等等离离子子体体：以以气气态态形形式式存存在在的的包包含含分分子子、离离子子、电电子子等等粒粒子子的的整整体体电电中中性性集集合合体体。等等离离子子体体内内温温度度和和原原子子浓浓度度的的分分布不匀整，中间的温度、激发态原子浓度高，边缘反之。布不匀整，中间的温度、激发态原子浓度高，边缘反之。自自吸吸：中中心心放放射射的的辐辐射射被被边边缘缘的的同同种种基基态态原原子子吸吸取取，使使辐射强度降低的现象。辐射强度降低的现象。元素浓度低时，不出现自吸。随浓度增加，自吸越严峻，当达到确定值时，谱线中心完全吸取，犹如出现两条线，这种现象称为自蚀。谱线表，r：自吸；R：自蚀；2022/10/31内容选择内容选择第一节第一节 原子放射光谱分析基本原理原子放射光谱分析基本原理basic basic principle principle of of Atomic Atomic emission emission spectrometryspectrometry其次节其次节 放射光谱分析装置与仪器放射光谱分析装置与仪器device and instrument of AESdevice and instrument of AES第三节第三节 等离子体放射光谱仪等离子体放射光谱仪plasma emission spectrometryplasma emission spectrometry第四节第四节 定性、定量分析方法定性、定量分析方法qualitative qualitative and and quantitative quantitative analysis method analysis method 结束结束2022/10/31