实验5原子发射光谱法.ppt
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1、编写教师:林竹光副教授编写教师:林竹光副教授编写日期:编写日期:2005年年11月月化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心仪器分析实验仪器分析实验仪器分析实验仪器分析实验实验实验13 原子发射光谱法原子发射光谱法Atomic Emission SpectroscopyFor Short:AES厦门大学精品课程厦门大学精品课程厦门大学精品课程厦门大学精品课程仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析(含实验含实验含实验含实验)编写教师:林竹光副教授编写教师:林竹光副教授编写日期:编写日期:2005年年11月月化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心化学实验教学示范
2、中心化学实验教学示范中心一一一一.原子发射光谱的产生原子发射光谱的产生原子发射光谱的产生原子发射光谱的产生 电能、热能、电能、热能、电能、热能、电能、热能、光能等激发光能等激发光能等激发光能等激发气态气态基态原子、离子基态原子、离子的的核外电子核外电子受激受激跃迁至高能态。跃迁至高能态。E2E0E1E3 h i 气气态态、激激发发态态原原子子、离离子子的的核核外外电电子子,迅迅速速回回到到低低能能态态时时以以光光辐辐射射的的形形式式释释放放能能量量。原原原原子子子子发发发发射光谱射光谱射光谱射光谱(寿命小于寿命小于寿命小于寿命小于10-8s)10-8s)第一部分第一部分 基本原理基本原理1.1
3、.1.1.激发电位激发电位激发电位激发电位2.2.共振线、第一共振线共振线、第一共振线共振线、第一共振线共振线、第一共振线3.3.最灵敏线、最后线、分析线最灵敏线、最后线、分析线最灵敏线、最后线、分析线最灵敏线、最后线、分析线4.4.4.4.原子线原子线原子线原子线():MM*M(I);M(I);离子线离子线离子线离子线(,):MM*+M M+()M M*2+*2+M M2+2+()编写教师:林竹光副教授编写教师:林竹光副教授编写日期:编写日期:2005年年11月月化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心能级图把原子中所可能存在的光谱项-能级及能级跃迁用
4、平面图解的形式表示出来,称为能级图。Na (1Na (1s s)2 2(2(2s s)2 2(2(2p p)6 6(3(3s s)1 1编写教师:林竹光副教授编写教师:林竹光副教授编写日期:编写日期:2005年年11月月化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心二二二二.原子发射谱线强度与试样中元素浓度的关系原子发射谱线强度与试样中元素浓度的关系原子发射谱线强度与试样中元素浓度的关系原子发射谱线强度与试样中元素浓度的关系E E0 0E Ei igi 、g0激发态和基态的统计权重激发态和基态的统计权重 Ei 激发电位激发电位K Boltzmann常数常数 T
5、 温度温度KAi 蒸发出的原子数蒸发出的原子数K 蒸发速率常数蒸发速率常数 逸出速率常数逸出速率常数C 试样中浓度试样中浓度 电离度电离度1.1.1.1.谱线强度及其影响因素谱线强度及其影响因素谱线强度及其影响因素谱线强度及其影响因素Ii=gi/g0 e-Ei/kTAihi(1-(1-)k k/C C谱线强度的基本公式谱线强度的基本公式谱线强度的基本公式谱线强度的基本公式:当以上的影响因素恒定时:当以上的影响因素恒定时:当以上的影响因素恒定时:当以上的影响因素恒定时:Ii=A C C编写教师:林竹光副教授编写教师:林竹光副教授编写日期:编写日期:2005年年11月月化学实验教学示范中心化学实验
6、教学示范中心化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心2.2.2.2.谱线的自吸与自蚀谱线的自吸与自蚀谱线的自吸与自蚀谱线的自吸与自蚀A.自吸 I=I0e-ad I0 为弧焰中心发射的谱线强度;a 为吸收系数;d 为弧层厚度B.B.自蚀自蚀自蚀自蚀 在在在在谱谱谱谱线线线线上上上上,常常常常用用用用r r表表表表示示示示自自自自吸吸吸吸,R R表表表表示示示示自自自自蚀蚀蚀蚀。在在在在共共共共振振振振线线线线上上上上,自自自自吸吸吸吸严严严严重重重重时谱线变宽,时谱线变宽,时谱线变宽,时谱线变宽,称为称为称为称为共振变宽共振变宽共振变宽共振变宽。Ii=A C b考虑到自吸作用的影响时:考虑到自吸
7、作用的影响时:考虑到自吸作用的影响时:考虑到自吸作用的影响时:编写教师:林竹光副教授编写教师:林竹光副教授编写日期:编写日期:2005年年11月月化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心激发源激发源激发源激发源(光源光源光源光源)单色器单色器单色器单色器检测器检测器检测器检测器数据处理与显示数据处理与显示数据处理与显示数据处理与显示一、原子发射光谱法的分析过程一、原子发射光谱法的分析过程一、原子发射光谱法的分析过程一、原子发射光谱法的分析过程第二部分第二部分 原子发射光谱仪原子发射光谱仪编写教师:林竹光副教授编写教师:林竹光副教授编写日期:编写日期:20
8、05年年11月月化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心A A A.A.低压交流电弧低压交流电弧低压交流电弧低压交流电弧 高频高压引火线路高频高压引火线路高频高压引火线路高频高压引火线路 低频低压燃弧线路低频低压燃弧线路低频低压燃弧线路低频低压燃弧线路 2.53KV2.53KV10KV10KV40007000K40007000K220V220V50Hz50Hz特点与应用特点与应用特点与应用特点与应用电极放电较稳定电极放电较稳定适用于矿物、低含量金属的测定、只能测定固体粉末。适用于矿物、低含量金属的测定、只能测定固体粉末。二二二二、激发源激发源激发源激发源
9、(光源光源光源光源)B.B.电感耦合等离子体电感耦合等离子体电感耦合等离子体电感耦合等离子体 ICP ICP(Inductively coupled plasmaInductively coupled plasma)编写教师:林竹光副教授编写教师:林竹光副教授编写日期:编写日期:2005年年11月月化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心三三三三、单色器单色器单色器单色器(摄谱仪摄谱仪摄谱仪摄谱仪)A.A.平面光栅摄谱仪的色散系统平面光栅摄谱仪的色散系统平面光栅摄谱仪的色散系统平面光栅摄谱仪的色散系统 平面光栅衍射的平面光栅衍射的平面光栅衍射的平面光栅衍
10、射的线色散率、分辨率、聚光本领线色散率、分辨率、聚光本领线色散率、分辨率、聚光本领线色散率、分辨率、聚光本领编写教师:林竹光副教授编写教师:林竹光副教授编写日期:编写日期:2005年年11月月化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心四四四四、检测检测检测检测器器器器 摄谱步骤摄谱步骤摄谱步骤摄谱步骤 感光板感光板感光板感光板玻璃板为支持体,涂抹感光乳剂玻璃板为支持体,涂抹感光乳剂玻璃板为支持体,涂抹感光乳剂玻璃板为支持体,涂抹感光乳剂(AgBr+(AgBr+明胶明胶明胶明胶+增感剂增感剂增感剂增感剂)vv安装感光板在摄谱仪的焦面上安装感光板在摄谱仪的焦面
11、上安装感光板在摄谱仪的焦面上安装感光板在摄谱仪的焦面上vv激发试样,产生光谱而感光激发试样,产生光谱而感光激发试样,产生光谱而感光激发试样,产生光谱而感光vv显影,定影,制成谱板显影,定影,制成谱板显影,定影,制成谱板显影,定影,制成谱板vv特征波长,定性分析特征波长,定性分析特征波长,定性分析特征波长,定性分析vv特征波长下的谱线强度,定量分析特征波长下的谱线强度,定量分析特征波长下的谱线强度,定量分析特征波长下的谱线强度,定量分析显影:显影:显影:显影:对苯二酚对苯二酚对苯二酚对苯二酚(海德洛)(海德洛)(海德洛)(海德洛)感光:感光:感光:感光:2AgX+2AgX+2h2h Ag(Ag(
12、形成潜影中心形成潜影中心形成潜影中心形成潜影中心)+X)+X2 2A.A.摄谱法摄谱法摄谱法摄谱法对甲氨基苯酚对甲氨基苯酚对甲氨基苯酚对甲氨基苯酚(米吐尔)(米吐尔)(米吐尔)(米吐尔)定影:定影:定影:定影:AgBr+Na2S2O3 NaAgS2O3 Na3Ag(S2O3)2 Na5Ag3(S2O3)4硫代硫酸钠(海波)硫代硫酸钠(海波)硫代硫酸钠(海波)硫代硫酸钠(海波)编写教师:林竹光副教授编写教师:林竹光副教授编写日期:编写日期:2005年年11月月化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心 感光板乳剂特性曲线感光板乳剂特性曲线感光板乳剂特性曲线感
13、光板乳剂特性曲线A A曝光量曝光量曝光量曝光量(H)(H)与照度与照度与照度与照度(E)(E)的关系的关系的关系的关系B.B.黑度黑度黑度黑度(S S)i i0 0 未曝光部分的透光强度未曝光部分的透光强度未曝光部分的透光强度未曝光部分的透光强度 i i 曝光部分的透光强度曝光部分的透光强度曝光部分的透光强度曝光部分的透光强度雾翳雾翳雾翳雾翳i i0 0i iC C黑度黑度黑度黑度(S S)与曝光量与曝光量与曝光量与曝光量(H H)的关系的关系的关系的关系黑黑黑黑度度度度(S S)与与与与曝曝曝曝光光光光量量量量(H H)的的的的关关关关系系系系难以用一般的数学公式描述。难以用一般的数学公式描
14、述。难以用一般的数学公式描述。难以用一般的数学公式描述。=S/S/loglog H H感感感感 光光光光 板板板板 的的的的 反反反反 衬衬衬衬度度度度(对比度对比度对比度对比度)H Hi i-为感光板的惰延量为感光板的惰延量为感光板的惰延量为感光板的惰延量感光板感光板感光板感光板:定定定定量量量量分分分分析析析析:采采采采用用用用 较较较较高高高高的的的的感感感感光光光光板板板板-紫紫紫紫外外外外 型感光板。型感光板。型感光板。型感光板。定定定定性性性性分分分分析析析析:采采采采用用用用H Hi i较较较较小小小小即即即即灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度较较较较高高高高的的的的感光板感光板感光板感光
15、板-紫外紫外紫外紫外 型感光板。型感光板。型感光板。型感光板。编写教师:林竹光副教授编写教师:林竹光副教授编写日期:编写日期:2005年年11月月化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心B.B.光电直读光谱仪的类型光电直读光谱仪的类型光电直读光谱仪的类型光电直读光谱仪的类型真空紫外直读光谱仪:真空紫外直读光谱仪:真空紫外直读光谱仪:真空紫外直读光谱仪:170340nm 170340nm 氦气、氮气保护氦气、氮气保护氦气、氮气保护氦气、氮气保护 测定测定测定测定C C、S S、P etcP etc非真空直读光谱仪:非真空直读光谱仪:非真空直读光谱仪:非真空
16、直读光谱仪:200900nm200900nm波长波长波长波长vv扫描型直读光谱仪扫描型直读光谱仪扫描型直读光谱仪扫描型直读光谱仪转动光栅扫描转动光栅扫描转动光栅扫描转动光栅扫描C C:全谱直读:全谱直读:全谱直读:全谱直读ICP-OESICP-OES光谱仪光谱仪光谱仪光谱仪编写教师:林竹光副教授编写教师:林竹光副教授编写日期:编写日期:2005年年11月月化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心1.1.1.1.定性分析的基本原理定性分析的基本原理定性分析的基本原理定性分析的基本原理(摄谱法、光电法摄谱法、光电法摄谱法、光电法摄谱法、光电法)五、AES的定
17、性定量分析方法原子的核外电子能级不同时,跃迁产生不同波长的光谱线,原子的核外电子能级不同时,跃迁产生不同波长的光谱线,原子的核外电子能级不同时,跃迁产生不同波长的光谱线,原子的核外电子能级不同时,跃迁产生不同波长的光谱线,通过检测特征光谱线存在否,确证某元素可否存在。通过检测特征光谱线存在否,确证某元素可否存在。通过检测特征光谱线存在否,确证某元素可否存在。通过检测特征光谱线存在否,确证某元素可否存在。一般利用一般利用一般利用一般利用2 2 2 2 3 3 3 3根根根根原子线、离子线的原子线、离子线的原子线、离子线的原子线、离子线的第一共振线、最灵敏线、第一共振线、最灵敏线、第一共振线、最灵
18、敏线、第一共振线、最灵敏线、最后线、分析线最后线、分析线最后线、分析线最后线、分析线进行定性分析。进行定性分析。进行定性分析。进行定性分析。编写教师:林竹光副教授编写教师:林竹光副教授编写日期:编写日期:2005年年11月月化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心化学实验教学示范中心元元元元 素素素素相对灵敏度相对灵敏度相对灵敏度相对灵敏度(%)(%)C C、SeSe110110-1-1AsAs、GeGe、Ir Ir、OsOs、SmSm、TeTe、ThTh、U U、WW1010-1-1 10 10-2-2AuAu、B B、BiBi、CoCo、DyDy、ErEr、EuEu、H
19、gHg、GdGd、HoHo、LaLa、MnMn、MoMo、NbNb、P P、PbPb、PrPr、PtPt、RbRb、RnRn、RuRu、S S、SbSb、SnSn、SiSi、TaTa、TbTb、TiTi、TlTl、V V、ZnZn、ZrZr1010-2-2 10 10-3-3AlAl、CdCd、CrCr、CsCs、F F、FeFe、GaGa、GeGe、InIn、MgMg、NiNi、PbPb、ScSc、Y Y、Yb Yb 1010-3-3 10 10-4-4AgAg、BeBe、CuCu、BaBa、SrSr、CaCa1010-4-4 10 10-5-5CsCs、K K、LiLi、NaNa、RbRb
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- 实验 原子 发射光谱
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