§3.2基本原理一、理论基础特征光谱（或特征光谱线组）按.ppt

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1、§3.2基本原理一、理论基础特征光谱(或特征光谱线组)按照△E=hν处于高能级的电子放出光得到一组不连续的亮线,发射光谱电子跃迁的图示如下:图3-3原子光谱的特征性:(1)谱线数目确定(2)谱线的波长确定(3)谱线的位置确定1.原子发射光谱的产生首先，处于气相状态下的原子经过激发可以产生特征的线状光谱。常温常压下，大部分物质处于分子状态，多数是固态或液态，有的即使处于气态，也因为温度不高，或者运动速度不高不会被激发要能被激发，最根本的就是要使组成物质的分子离解为原子，这就要求固态或液态物质都变为气态，然后才有可能成原子状态，因为只有在气态时，原子之间的相互作用才可忽略，只有在这

2、种情况下，受激原子才可能发射出特征的原子线光谱。对原子、离子或分子都仅靠在一起，以致不能独立行动的固体或液体，其发射光谱是连续光谱，因此，原子处于气态时得到他们特征线状发射光谱的首要条件。其次,这必须使原子被激发。（基态：原子处于稳定状态,它的能量是最低的，这种状态称为基态。激发态：当原子受到外界能量（热能、电能等）作用时，原子由于与高速运动的气态粒子和电子的相互碰撞而获得了能量，使原子中外层电子从基态跃迁到更高的能级上，处于这种状态的原子称为激发态）激发电位：这种将原子中的一个外层电子从基态激发至激发态所需要的能量称为激发电位（Ei），通常以电子伏特（eV）为单位表示。电离电

3、位：使原子电离所需要的最小能量，称为电离电位（U）也用eV为单位。（当外加的能量充够大时，可以把原子中的外层电子激发至无穷远处，也即脱离原子核的束缚而逸出，使原子成为带正电的离子，这种过程称为电离。当失去一个外层电子时，称为“一次电离”当相继再失去一个外层电子时，称为“二次电离”，但一般光谱分析光源所提供的能量，只能产生一次或两次电离）处于激发态原子是十分不稳定的，大约经过10-8~10-9s，便跃迁回到基态或其他较低的能级，在这个过程中将已辐射的形式释放出多余的能量而产生发射光谱，谱线的频率(或波长)与两能级差的关系服从普朗克公式：△E=E2－E1=hν=hc/λ=hcσ或:

4、2.谱线的轮廓以发射线强度I为纵坐标,以对应的频率ν为横坐标作图,得到发射线:图3-4中心频率:发射曲线中最大发射强度对应的频率ν0为中心频率。半宽度:△ν=1/2I0处发射曲线的宽度发射线（谱线的轮廓）的轮廓，发射线在ν0的两侧有一定的宽度，这就是谱线的轮廓。描述谱线的轮廓特征物理量发射线的半宽度→小ν△νν03.元素标准光谱图定义：以铁谱为尺度，是在一张张放大20倍以后的不同波段的铁光谱图上将各元素的灵敏线按波长位置插在铁光谱图的相应位置上而得到的光谱图，叫做元素标准光谱图。（或以铁谱波长为尺度，在其谱线的相应位置上插入各种元素的谱线，得到光谱图叫元素标准光谱图）图3-5元

5、素标准光谱图是由波长标尺,铁光谱和元素谱线及其名称组成,元素符号底下的数字表示该元素谱线的具体波长;右下角标的罗马数字Ⅰ,Ⅱ或Ⅲ……等,分别表示该谱线为原子线,一级离子线或二级离子线……等,右上角标有不同数字,表示谱线的强度的级别,一般谱线强度分为10级。级数越高,谱线愈强。铁谱：①铁的光谱线较多谱线之间的距离较近②谱线波长准确③在210~660nm波长范围内约有4600条谱线,而且在各个波段中均有容易记忆的特征光谱,所以将铁光谱作为波长比较的标尺是很适宜的。条件:(1)所测元素要为激发态的气态原子(2)有分光元件二、定性分析的依据依据元素的原子特征光谱(每种元素均有特定的原子

6、光谱)灵敏线:在原子光谱中激发电位低或易于激发的谱线（跃迁几率大的谱线）称为灵敏线。若有2条以上灵敏线存在（只要试样光谱中检出了某元素2~3条灵敏线,就可以确证试样中存在该元素）可以认为样品存在该元素。灵敏线多为一些共振线。最后线：当含量减少时，谱线数目也减少,剩下最后的几条谱线叫最后线。（元素谱线的强度是随试样中该元素的含量的减少而降低，并且在元素含量降低时其中有一部分灵敏度较低，强度较弱的谱线将渐次消失，而这些灵敏线则在最后消失因此又可称为最后线）(在光谱定性分析中还有一个“最后线”的概念它是指样品中被检测元素浓度逐渐减小时而最后消失的谱线,一般说来,最后线就最灵敏的谱线)

7、例如:含有10%Cd的溶液的光谱中，可以出现14条Cd谱线当Cd的含量为0.1%时，出现10条当Cd的含量为0.01%时，出现7条而到Cd的含量为0.001%时，仅出现一条光谱线(226.5nm)因此，这条谱线是Cd的最后线共振线：电子在基态和激发态之间,跃迁产生的谱线,称为共振线。E0En(基态)(激发态)共振发射线：由激发态到基态跃迁产生的谱线叫共振发射线。当有较低能级的激发态(第一激发态)直接跃迁至基态时所辐射的谱线称为第一共振发射线，一般也是元素的最灵敏线共振吸收线：由基态到激发态跃