第七章 发射光谱法PPT讲稿.ppt

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1、第七章第七章 发射光谱法发射光谱法第1页，共26页，编辑于2022年，星期一7.1 7.1 火焰光度法火焰光度法火焰光度法是最简单的原子发射光谱分析法。火焰光度法是最简单的原子发射光谱分析法。原子发射光谱分析基本原理原子发射光谱分析基本原理单色器或滤单色器或滤光片光片检测器检测器放大器放大器M火焰中产生了什么？火焰中产生了什么？原子发射光谱！种类？原子发射光谱！种类？产生条件、强度、影响因素？产生条件、强度、影响因素？第2页，共26页，编辑于2022年，星期一原子发射光谱原理原子发射光谱原理 原原子子在在无无外外能能作作用用时时，总总是是处处于于基基态态，即即能能量量最最低低状状态态（低低则则

2、稳稳定定），但但当当基基态态原原子子从从外外界界获获得得足足够够高高的的能能量量时时，核核外外电电子子就就要要选选择择性性地地吸吸收收与与自自身身能能级级差差相相对对应应的的能能量量，从从基基态态（低低能能态态）跃跃迁迁至至高高能能态态（激激发发态态），而而高高能能态态的的原原子子寿寿命命很很短短（仅仅只只有有1010-7-71010-9-9秒秒），会会很很快快地地返返回回基基态态，把把吸吸收收的的能量释放出来，这样便形成了原子光谱。能量释放出来，这样便形成了原子光谱。根根据据作作用用于于基基态态原原子子的的能能量量的的形形式式不不同同，从从而而形形成不同的原子光谱。成不同的原子光谱。第3页，

3、共26页，编辑于2022年，星期一原子发射光谱原理原子发射光谱原理 能量？能量？波长波长2 2热能、电场撞击激发热能、电场撞击激发_原子发射光谱原子发射光谱光激发光激发_原子吸收、原子荧光光谱原子吸收、原子荧光光谱基态基态波长波长1 1激发态激发态第4页，共26页，编辑于2022年，星期一Na原子能级图原子能级图3s589.0nm589.6nm819.5nm818.3nm3p3d4p4s330.2nm330.3nm1138.2nm1140.4nm01234eV1.1.能量的吸收与发射是能量的吸收与发射是非线性的，即不连续；非线性的，即不连续；2.2.只有与自身能级差相吻只有与自身能级差相吻合的

4、能量才能被吸收或发合的能量才能被吸收或发射，即选择吸收；射，即选择吸收；3.3.原子吸收能量到一定能原子吸收能量到一定能级后，还能继续吸收能量级后，还能继续吸收能量向更上级跃迁，使光谱复向更上级跃迁，使光谱复杂；杂；4.4.释放能量的形式可以是释放能量的形式可以是辐射或是热量，若是前者，辐射或是热量，若是前者，即发射光谱。即发射光谱。第5页，共26页，编辑于2022年，星期一NaNaNaNa原子和原子和原子和原子和MgMgMgMg+离子的能级图离子的能级图离子的能级图离子的能级图第6页，共26页，编辑于2022年，星期一能量计算能量计算3s589.0nm589.6nm819.5nm818.3n

5、m3p3d4p4s1138.2nm1140.4nm01234eVEeV=h c =(6.626 10-27(尔格尔格)3 1017(光速光速nm/秒秒)1.602 10-12.1240.8(nm)E(eV)=当向基态钠原子提当向基态钠原子提供供2.11电子伏特的能电子伏特的能量时，能被钠原子量时，能被钠原子吸收。吸收。2.5eV？=589.0；E(eV)=2.11=0.1nmE(eV)=12.4K第7页，共26页，编辑于2022年，星期一原子发射光谱原理原子发射光谱原理 热激发或电场引起的碰撞激发热激发或电场引起的碰撞激发形形成成原原子子发发射射光光谱谱或或离离子子发发射射光光谱谱，最最简简形

6、式为火焰光度计。形式为火焰光度计。为什么？为什么？用光激发用光激发形形成成原原子子吸吸收收光光谱谱和和/或或原原子子荧荧光光光光谱谱（前前者者是是吸收能量过程，后者是释放能量过程）。吸收能量过程，后者是释放能量过程）。为什么？为什么？第8页，共26页，编辑于2022年，星期一原子发射光谱原理原子发射光谱原理 原子光谱的特点原子光谱的特点1 一一般般只只有有基基态态原原子子蒸蒸气气的的激激发发才才能能形形成成对对分分析析有有用的原子光谱；用的原子光谱；2 只只涉涉及及原原子子核核外外价价电电子子的的跃跃迁迁，与与内内层层电电子子无无关关，相相应应的的能能量量变变化化一一般般在在120eV之之间间

7、，波波长长范范围围约在约在1001000nm之间；之间；3 多多重重性性，一一个个价价电电子子的的谱谱线线多多重重性性为为2，两两个个价价电电子的谱线多重性为子的谱线多重性为1、3，过渡金属则更为复杂；，过渡金属则更为复杂；4 线光谱（锐线光谱）。线光谱（锐线光谱）。第9页，共26页，编辑于2022年，星期一火焰光度计主机火焰光度计主机1 1 第10页，共26页，编辑于2022年，星期一火焰光度计主机火焰光度计主机2 2第11页，共26页，编辑于2022年，星期一火焰光度计主机火焰光度计主机3 3进样系统进样系统进样毛细管进样毛细管满度细调满度细调满度粗调满度粗调压力表压力表水封废液杯水封废液

8、杯钾、钠切换钾、钠切换切换指示灯切换指示灯信号指示信号指示火焰观察火焰观察第12页，共26页，编辑于2022年，星期一火焰光度计主机火焰光度计主机4 4燃烧装置燃烧装置进进样样能能同同时时测测定定钾钾和和钠钠吗吗？第13页，共26页，编辑于2022年，星期一火焰光度计主机火焰光度计主机5 5燃烧头燃烧头防风罩防风罩点火线圈点火线圈第14页，共26页，编辑于2022年，星期一火焰光度计测定火焰光度计测定单色器或滤单色器或滤单色器或滤单色器或滤光片光片光片光片检测器检测器检测器检测器放大器放大器放大器放大器M光电池或光电管光电池或光电管光电池或光电管光电池或光电管火焰光度计能测定的元素数目与采用的

9、火焰气体或温度有火焰光度计能测定的元素数目与采用的火焰气体或温度有火焰光度计能测定的元素数目与采用的火焰气体或温度有火焰光度计能测定的元素数目与采用的火焰气体或温度有关以往的火焰光度计使用空气关以往的火焰光度计使用空气关以往的火焰光度计使用空气关以往的火焰光度计使用空气-乙炔火焰，可测定乙炔火焰，可测定乙炔火焰，可测定乙炔火焰，可测定9 9种元素，种元素，种元素，种元素，其中主要是碱金属和少数碱土金属。目前的火焰光度计使其中主要是碱金属和少数碱土金属。目前的火焰光度计使其中主要是碱金属和少数碱土金属。目前的火焰光度计使其中主要是碱金属和少数碱土金属。目前的火焰光度计使用低级烷烃火焰，汽油、石油

10、醚或煤气，火焰温度小于用低级烷烃火焰，汽油、石油醚或煤气，火焰温度小于用低级烷烃火焰，汽油、石油醚或煤气，火焰温度小于用低级烷烃火焰，汽油、石油醚或煤气，火焰温度小于2000K2000K。主要测定对象是。主要测定对象是。主要测定对象是。主要测定对象是KK、NaNa，因而仪器结构简化，用，因而仪器结构简化，用，因而仪器结构简化，用，因而仪器结构简化，用滤光片代替单色器。滤光片代替单色器。滤光片代替单色器。滤光片代替单色器。第15页，共26页，编辑于2022年，星期一7.2 7.2 测定干扰及其消除测定干扰及其消除火火火火焰焰焰焰光光光光度度度度法法法法简简简简单单单单，但但但但是是是是要要要要做

11、做做做好好好好也也也也不不不不容容容容易易易易，其其其其中中中中涉涉涉涉及及及及到到到到多多多多种种种种干干干干扰的消除。扰的消除。扰的消除。扰的消除。第16页，共26页，编辑于2022年，星期一测定干扰及其消除测定干扰及其消除_ _光谱干扰光谱干扰光谱干扰光谱干扰光谱干扰（光谱干扰（光谱干扰（光谱干扰（KK、NaNa测定）测定）测定）测定）主主主主要要要要是是是是分分分分子子子子发发发发射射射射光光光光谱谱谱谱的的的的干干干干扰扰扰扰，这这这这是是是是由由由由于于于于火火火火焰焰焰焰温温温温度度度度低低低低，没没没没有有有有足足足足够够够够的的的的能能能能量量量量破破破破坏坏坏坏分分分分子子

12、子子结结结结构构构构，也也也也没没没没有有有有足足足足够够够够的的的的能能能能量量量量使使使使大大大大多多多多数数数数元元元元素素素素的的的的原原原原子子子子激激激激发发发发。一一一一般般般般情情情情况况况况下下下下，主主主主要要要要的的的的干干干干扰扰扰扰是是是是CaOHCaOH，它它它它在在在在530530560nm560nm处处处处有有有有一一一一个个个个吸吸吸吸收收收收峰峰峰峰，并并并并向向向向两两两两侧侧侧侧延延延延伸伸伸伸，影影影影响响响响Na Na（589.0nm589.0nm）的的的的测测测测定定定定。实实实实验验验验表表表表明明明明，被被被被测测测测溶溶溶溶液液液液中中中中C

13、aCa的的的的浓浓浓浓度度度度大大大大于于于于2020 g/ml，就就会会对对Na的的测测定定产产生生干干扰扰，且且随随Ca浓浓度度的的提提高高而而加加剧剧。消消除除方方法法是是加加入入硫硫酸酸铝铝降降低低Ca的的浓浓度度。Ca对对K的的光光谱谱干干扰扰很很小小，即即使使Ca达到达到400 g/mlg/ml，也不会显著干扰，也不会显著干扰，也不会显著干扰，也不会显著干扰KK的测定。的测定。的测定。的测定。第17页，共26页，编辑于2022年，星期一测定干扰及其消除测定干扰及其消除_ _化学干扰化学干扰化学干扰化学干扰化学干扰化学干扰化学干扰化学干扰由由由由于于于于阴阴阴阴离离离离子子子子与与与

14、与待待待待测测测测金金金金属属属属离离离离子子子子形形形形成成成成在在在在火火火火焰焰焰焰中中中中难难难难离离离离解解解解的的的的分分分分子子子子而而而而导导导导致致致致的的的的干干干干扰扰扰扰。其其其其中中中中对对对对钾钾钾钾、钠钠钠钠测测测测定定定定影影影影响响响响较较较较大大大大的的的的是是是是，卤卤卤卤素素素素离离离离子子子子。由由由由于于于于碱碱碱碱金金金金属属属属的的的的卤卤卤卤化化化化物物物物如如如如NaClNaCl、KBrKBr等等等等，在在在在低低低低温温温温火火火火焰焰焰焰中中中中比比比比较较较较稳稳稳稳定定定定，使使使使基基基基态态态态原原原原子子子子数数数数目目目目减减

15、减减少少少少，发发发发射射射射减减减减弱弱弱弱、灵敏度下降。灵敏度下降。灵敏度下降。灵敏度下降。消除方法，加入过量的非待测阳离子。在对灵敏度消除方法，加入过量的非待测阳离子。在对灵敏度消除方法，加入过量的非待测阳离子。在对灵敏度消除方法，加入过量的非待测阳离子。在对灵敏度要求不高时，可控制阴离子浓度基本相同的方法来克服，要求不高时，可控制阴离子浓度基本相同的方法来克服，要求不高时，可控制阴离子浓度基本相同的方法来克服，要求不高时，可控制阴离子浓度基本相同的方法来克服，如测定氯化铵中的钠离子，可向标准溶液中加入与待测样如测定氯化铵中的钠离子，可向标准溶液中加入与待测样如测定氯化铵中的钠离子，可向

16、标准溶液中加入与待测样如测定氯化铵中的钠离子，可向标准溶液中加入与待测样品基本相同的氯化铵。此时，测定钠的灵敏度会下降约品基本相同的氯化铵。此时，测定钠的灵敏度会下降约品基本相同的氯化铵。此时，测定钠的灵敏度会下降约品基本相同的氯化铵。此时，测定钠的灵敏度会下降约5 5倍。倍。倍。倍。第18页，共26页，编辑于2022年，星期一测定干扰及其消除测定干扰及其消除_ _电离、自吸干扰电离、自吸干扰电离、自吸干扰电离、自吸干扰电离干扰电离干扰电离干扰电离干扰使使发发射射特特征征谱谱线线的的基基态态原原子子数数目目减减少少，消消除除方方法法是是，加加入入更更易易电电离离的的元元素素，如如加加入入铯铯C

17、s，也也可可以以把把钾钾和和钠钠的的标标准准液液配配在在一一起起，相相互互提提供供电电子子，减减轻轻电电离干扰。离干扰。自吸干扰自吸干扰I=acI=acb bb b 1（低浓度时）（低浓度时）一一一一般般般般，钾钾钾钾、钠钠钠钠离离离离子子子子浓浓浓浓度度度度小小小小于于于于3030 g/mlg/ml时时时时不不不不会会会会出出出出现现现现明明明明显显显显的的的的自自自自吸吸吸吸。若若若若试试试试液液液液中中中中卤卤卤卤素素素素离离离离子子子子较较较较高高高高时时时时，可可可可考考考考虑虑虑虑提提提提高高高高标标标标准溶液的浓度，因此时灵敏度下降。准溶液的浓度，因此时灵敏度下降。准溶液的浓度，

18、因此时灵敏度下降。准溶液的浓度，因此时灵敏度下降。第19页，共26页，编辑于2022年，星期一测定干扰及其消除测定干扰及其消除_ _物理、背景干扰物理、背景干扰物理干扰物理干扰物理干扰物理干扰控控控控制制制制介介介介质质质质一一一一致致致致，尤尤尤尤其其其其要要要要注注注注意意意意酸酸酸酸度度度度不不不不能能能能太太太太高高高高，一一一一般般般般应应应应小小小小于于于于0.25mol0.25mol。否否否否则则则则读读读读数数数数偏偏偏偏低低低低，若若若若能能能能控控控控制制制制测测测测定定定定系系系系列列列列酸酸酸酸度度度度一致，物理干扰可以减弱。一致，物理干扰可以减弱。一致，物理干扰可以减

19、弱。一致，物理干扰可以减弱。背景干扰（火焰的背景发射）背景干扰（火焰的背景发射）可利用控制介质基本相同，进行空白调零来克服。可利用控制介质基本相同，进行空白调零来克服。可利用控制介质基本相同，进行空白调零来克服。可利用控制介质基本相同，进行空白调零来克服。第20页，共26页，编辑于2022年，星期一7.3 7.3 定量分析定量分析定量分析定量分析定量分析定量分析火火火火焰焰焰焰光光光光度度度度法法法法的的的的测测测测定定定定误误误误差差差差可可可可达达达达5%5%5%5%，最最最最好好好好情情情情况况况况下下下下2%2%2%2%。故故故故测测测测定定定定时时时时，读读读读数数数数的的的的少少少

20、少许许许许变变变变化化化化不不不不要要要要太太太太在在在在意意意意，若若若若读读读读数数数数为为为为50505050格，即使波动格，即使波动格，即使波动格，即使波动2 2 2 2格也问题不大。格也问题不大。格也问题不大。格也问题不大。其其其其它它它它具具具具体体体体测测测测定定定定方方方方法法法法同同同同其其其其它它它它仪仪仪仪器器器器，甚甚甚甚至至至至可可可可以以以以用用用用直直直直接接接接比比比比较较较较法法法法（待待待待测测测测液液液液浓浓浓浓度度度度在在在在线线线线性性性性范范范范围围围围内内内内），即即即即可可可可不不不不做做做做标标标标准准准准曲曲曲曲线，以减少分析操作。线，以减少

21、分析操作。线，以减少分析操作。线，以减少分析操作。第21页，共26页，编辑于2022年，星期一7.4 7.4 测定可能出现的问题测定可能出现的问题1.1.灵敏度下降灵敏度下降灵敏度下降灵敏度下降雾雾雾雾化化化化器器器器调调调调节节节节不不不不佳佳佳佳，光光光光电电电电池池池池疲疲疲疲劳劳劳劳，低低低低浓浓浓浓度度度度溶溶溶溶液液液液在在在在保保保保存中被吸附，最好不要用玻璃瓶保存低浓度标准溶液。存中被吸附，最好不要用玻璃瓶保存低浓度标准溶液。存中被吸附，最好不要用玻璃瓶保存低浓度标准溶液。存中被吸附，最好不要用玻璃瓶保存低浓度标准溶液。2.2.读数不稳定读数不稳定读数不稳定读数不稳定雾雾雾雾化

22、化化化器器器器堵堵堵堵塞塞塞塞，气气气气压压压压不不不不稳稳稳稳，尤尤尤尤其其其其是是是是燃燃燃燃气气气气不不不不稳稳稳稳。每每每每次次次次用用用用完完完完仪仪仪仪器器器器后后后后，一一一一定定定定要要要要用用用用蒸蒸蒸蒸馏馏馏馏水水水水多多多多次次次次洗洗洗洗涤涤涤涤，即即即即用用用用蒸蒸蒸蒸馏馏馏馏水水水水喷喷喷喷雾雾雾雾几几几几分钟，洗去酸和盐，避免腐蚀。分钟，洗去酸和盐，避免腐蚀。分钟，洗去酸和盐，避免腐蚀。分钟，洗去酸和盐，避免腐蚀。第22页，共26页，编辑于2022年，星期一7.5 7.5 分子荧光分析分子荧光分析第23页，共26页，编辑于2022年，星期一干扰干扰物理干扰物理干扰

23、物理干扰物理干扰控控控控制制制制介介介介质质质质一一一一致致致致，尤尤尤尤其其其其要要要要注注注注意意意意酸酸酸酸度度度度不不不不能能能能太太太太高高高高，一一一一般般般般应应应应小小小小于于于于0.25mol0.25mol。否否否否则则则则读读读读数数数数偏偏偏偏低低低低，若若若若能能能能控控控控制制制制测测测测定定定定系系系系列列列列酸酸酸酸度度度度一致，物理干扰可以减弱。一致，物理干扰可以减弱。一致，物理干扰可以减弱。一致，物理干扰可以减弱。背景干扰（火焰的背景发射）背景干扰（火焰的背景发射）可利用控制介质基本相同，进行空白调零来克服。可利用控制介质基本相同，进行空白调零来克服。可利用控

24、制介质基本相同，进行空白调零来克服。可利用控制介质基本相同，进行空白调零来克服。第24页，共26页，编辑于2022年，星期一7.3 7.3 定量分析定量分析定量分析定量分析火火火火焰焰焰焰光光光光度度度度法法法法的的的的测测测测定定定定误误误误差差差差可可可可达达达达5%5%5%5%，最最最最好好好好情情情情况况况况下下下下2%2%2%2%。故故故故测测测测定定定定时时时时，读读读读数数数数的的的的少少少少许许许许变变变变化化化化不不不不要要要要太太太太在在在在意意意意，若若若若读读读读数数数数为为为为50505050格格格格，即即即即使波动使波动使波动使波动2 2 2 2格也问题不大。格也问

25、题不大。格也问题不大。格也问题不大。其其其其它它它它具具具具体体体体测测测测定定定定方方方方法法法法同同同同其其其其它它它它仪仪仪仪器器器器，甚甚甚甚至至至至可可可可以以以以用用用用直直直直接接接接比比比比较较较较法法法法（待待待待测测测测液液液液浓浓浓浓度度度度在在在在线线线线性性性性范范范范围围围围内内内内），即即即即可可可可不不不不做做做做标标标标准准准准曲线，以减少分析操作。曲线，以减少分析操作。曲线，以减少分析操作。曲线，以减少分析操作。第25页，共26页，编辑于2022年，星期一7.47.41.1.灵敏度下降灵敏度下降灵敏度下降灵敏度下降雾雾雾雾化化化化器器器器调调调调节节节节不不

26、不不佳佳佳佳，光光光光电电电电池池池池疲疲疲疲劳劳劳劳，低低低低浓浓浓浓度度度度溶溶溶溶液液液液在在在在保保保保存中被吸附，最好不要用玻璃瓶保存低浓度标准溶液。存中被吸附，最好不要用玻璃瓶保存低浓度标准溶液。存中被吸附，最好不要用玻璃瓶保存低浓度标准溶液。存中被吸附，最好不要用玻璃瓶保存低浓度标准溶液。2.2.读数不稳定读数不稳定读数不稳定读数不稳定雾雾化化器器堵堵塞塞，气气压压不不稳稳，尤尤其其是是燃燃气气不不稳稳。每每次次用用完完仪仪器器后后，一一定定要要用用蒸蒸馏馏水水多多次次洗洗涤涤，即即用用蒸蒸馏馏水喷雾几分钟，洗去酸和盐，避免腐蚀。水喷雾几分钟，洗去酸和盐，避免腐蚀。第26页，共26页，编辑于2022年，星期一