第三章 原子发射光谱法2012课件.ppt

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1、第三章原子发射光谱法§3-1概述§3-2基本原理§3-3光谱分析的仪器§3-4发射光谱分析法一、发射光谱分析的过程原子发射光谱法是根据待测物质的气态原子被激发时所发射的特征线状光谱的波长及其强度来测定物质的元素组成和含量的一种分析技术。元素分析的重要方法之一发射光谱分析的过程（一）试样蒸发、激发产生辐射（二）色散分光形成光谱（三）检测记录光谱（四）根据光谱进行定性或定量分析二、发射光谱分析的特点和应用1、可多元素同时检测2、分析速度快3、选择性高4、检出限较低5、准确度较高6、ICP-AES性能优越线性范围4～6数量级，可测高、中、低不

2、同含量试样；缺点：非金属元素不能检测或灵敏度低。应用：可直接分析固体、液体和气体试样。(岩矿及土壤,食品,冶炼,生态与环保,生化与临床,材料)原子能级与能级图(energyleveldiagram)原子能级通常以光谱项(spectralterm)符号来表示：n2S+1LJ核外电子的运动状态描述：单个价电子运动状态以四个量子数描述：n：主量子数，n=1,2,3,…l:角量子数，l=0,1,2,…,(n-1)m:磁量子数，m=0,1,2,…,lms:自旋量子数，1/2Na:(1s)2(2s)2(2p)6(3s)1运动状态：n=3,l

3、=0,m=0,ms=1/2多个价电子的运动状态n:主量子数L:总角量子数，为l的矢量和：L=li（S,P,D,F)S:总自旋量子数，为各个ms的矢量和：S=msJ:为内量子数：J=L+S描述多个价电子的运动状态:n2S+1LJ其中2S+1称为光谱的多重性(multiplet)单价电子（Na,Mg(I)）能级图对Na,Mg(I):32S1/2-------32P3/2Na589.0nm(D2线)Mg(I)280.3nm32S1/2------32P1/2Na589.6nm(D1线)Mg(I)279.6nm外层电子：3s2光谱多重性为：

4、2S+1=1和3------产生单线和三重线3、跃迁定则(transitionrule)：n=0或任意正整数L=1，S↔P；P↔D；D↔F；S=0；J=0，1（J=0时，J=0的跃迁为禁戒跃迁）例外：Mg(457.1nm),△S=1§3-2基本原理一、原子发射光谱的产生二、谱线的强度三、谱线强度与试样中元素浓度的关系四、谱线的自吸与自蚀一、原子发射光谱（线状光谱）的产生原子处于气态是得到它们特征线状发射光谱的首要条件。常温常压下，大部分物质处于分子状态。只有在气态时，原子之间的相互作用可以忽略，原子能量变化的不连续性才得到

5、充分的反映，受激原子才可能发射出特征的原子线光谱。其次，还必须使原子被激发。原子发射光谱的产生激发态原子以辐射的形式释放出多余的能量，跃迁回到基态或其它较低的能级而产生发射光谱。谱线的频率（或波长）与两能级差的关系服从普朗克公式。原子发射光谱的产生每一元素的原子光谱线各有其相应的激发电位。具有最低激发电位的谱线称为共振线（resonanceline）。每一元素的原子和离子的发射光谱中的每一光谱线的波长是一定的。这些线光谱对元素具有特征性和专一性，是元素定性分析的依据。光谱线的强度由各能级间的电子跃迁几率来决定。因此，每一元素的发射光谱中

6、，其每一光谱线的波长及相对强度都是一定的。测定样品的发射光谱，由其共振谱线的强度，可以测出其含量。是定量分析的依据。（三）几个概念激发电位（或激发能）：原子由基态跃迁到激发态时所需要的能量主共振线：具有最低激发电位的谱线叫主共振线。一般是由最低激发态回到基态时发射的谱线。原子线：原子外层电子的跃迁所发射的谱线，以I表示,如MgⅠ285.21nm为原子线。离子线：离子的外层电子跃迁—离子线。以II，III，IV等表示。如MgⅡ280.27nm为一次电离离子线。由激发态直接跃迁至基态所辐射的谱线称为共振线。由较低级的激发态（第一激发态）直接

7、跃迁至基态的谱线称为第一共振线，一般也是元素的最灵敏线。当该元素在被测物质里降低到一定含量时，出现的最后一条谱线，这是最后线，也是最灵敏线。用来测量该元素的谱线称分析线。二、谱线的强度谱线的强度特性是原子发射光谱法进行定量测定的基础。谱线强度是单位时间内从光源辐射出某波长光能的多少，也即某波长的光辐射功率的大小。根据热力学观点，分配在各激发态和基态的原子数由Boltzmann公式决定Boltzmann公式：影响谱线强度的因素：（一）激发电位与电离电位（二）跃迁几率（三）统计权重（四）激发温度（四）激发温度三、谱线强度与试样中元素浓度的关

8、系谱线强度与No成正比。弧焰中的原子是从电极上的试样蒸发而来的，所以单位时间内进入弧焰的被测元素的原子数目M，与试样中该元素的浓度c成正比，即：M=ac光谱定量分析的基本关系式：b为自吸系数，当元素浓度低时