原子發(fā)射光譜講義ppt課件(已修改)
2025-05-18 18:01 本頁面
【正文】 1 第六章 原子發(fā)射光譜法 Atomic emission spectroscopy 2 3 原子光譜與分子光譜比較 分子光譜 原子光譜 光譜形狀 帶狀光譜 線光譜 光譜起源 振動能級躍遷 電子能級躍遷 電子能級躍遷 研究范圍 氣態(tài)或溶液中的分子 稀薄氣體狀態(tài)的原子 4 根據(jù)待測物質(zhì)的 氣態(tài)原子或離子 受激發(fā)后所發(fā)射的特征光譜的波長及其強度來測定物質(zhì)中元素 組成和含量 的分析方法 。 167。 61 概述 一 、 定義 在光學(xué)分析法中，該法發(fā)展和應(yīng)用最早 5 167。 61 概述 二 、 發(fā)射光譜分析的基本過程 蒸發(fā) ， 解離 ，激發(fā) 。 2. 由激發(fā)態(tài)返回低能級態(tài) ， 輻射出不同特征波長的光 ， 將被測定物質(zhì)發(fā)射的復(fù)合光經(jīng)分光裝置色散成光譜 。 3. 據(jù)光譜的譜線位置 進行光譜定性分析 ，據(jù)譜線強度進行光譜定量分析 。 6 167。 61 概述 三 、 分類 1. 攝譜分析法 ：試樣 → 電光源 →高能態(tài) →低能態(tài) 把光分開 2. 光電直讀法 ： 電光源 激發(fā) ， 不需經(jīng)過暗室處理 3. 火焰光度法 ： 火焰 為激發(fā)光源 （ 堿金屬及個別堿土金屬 ） 分光系統(tǒng) 導(dǎo)入 感光板 映譜儀（定性分析） 測微光度計（定量分析） 7 167。 61 概述 優(yōu)點： —— 對大多數(shù)金屬及部分非金屬 元素含量低至 ?gg1均可測定 —— 不同的原子產(chǎn)生不同的特征 譜線不需分離可同時測定多種元素 ， 測定范圍廣 ， 可測 70多種元素 缺點：相對分析法 ， 需要有標準樣品對照 四 特點 7 8 一 、 原子發(fā)射光譜的產(chǎn)生 167。 62 原子發(fā)射法的基本原理 在通常情況下 ， 物質(zhì)的原子處于基態(tài) ， 當(dāng)受到外界能量的作用時 ,基態(tài)原子被激發(fā)到激發(fā)態(tài) ,同時還能電離并進一步被激發(fā) 。 激發(fā)態(tài)的原子或離子不穩(wěn)定 (壽命小于 108 s),按光譜選擇定則 ， 以光輻射形式放出能量 ，躍遷到較低能級或基態(tài) ， 就產(chǎn)生原子發(fā)射光譜 。 基態(tài) E* E 激發(fā)態(tài) A基 →A* → A + h? A+→ A+* → A+ + h? 9 ? 原子發(fā)射光譜的波長取決于躍遷前后兩能級的能量差 ， 即 ΔE = E高 E低 = hc/ λ= hν =hc? 或 λ= hc/ ΔE 基態(tài) E* E 激發(fā)態(tài) 不同的元素其原子結(jié)構(gòu)不同，原子的能級狀態(tài)不同，電子在不同能級間躍遷所放出的能量不同，原子發(fā)射譜線的波長不同。 10 ? 同一種元素有許多條發(fā)射譜線 ， 最簡單的 H已發(fā)現(xiàn)譜線 54條 ， Fe元素譜線 4~5千條 ， 每種元素有特征譜線 —— 定性分析的依據(jù) 。 基態(tài) E* E 激發(fā)態(tài) 11 下面介紹幾種常見的譜線 (Ⅰ) 由 原子外層電子 受激發(fā)發(fā)生能級躍遷所產(chǎn)生的譜線叫原子線。以羅馬字母 Ⅰ 表示 Ca（ Ⅰ ） 子線 原子線有許多條。 基態(tài) 激發(fā)態(tài) E* E 12 2. 離子線 (Ⅱ,Ⅲ) ? 離子外層電子受激發(fā)發(fā)生能級躍遷所產(chǎn)生的譜線 。 ? 以羅馬字母 Ⅱ,Ⅲ 表示 ? 失去一個電子為一級電離 ， 一級電離線 Ⅱ ? 失去二個電子為二級電離 ， 二級電離線 Ⅲ ? Ca（ Ⅱ ） nm ? Ca（ Ⅲ ） nm ? Ca（ Ⅱ ） 比 Ca（ Ⅰ ） 波長短 ， 因它們電子構(gòu)型不同 ? 離子線和原子線都是元素的特征光譜 — 稱原子光譜 13 ? 共振線：在所有原子譜線中，凡是由各個激發(fā)態(tài)回到基態(tài)所發(fā)射的譜線。 共振線 主共振線 ? 主共振線：在共振線中， 從第一激發(fā)態(tài)躍遷到基 態(tài)所發(fā)射的譜線。 3. 共振線和主共振線 14 ? （一）譜線強度表示式 ? 譜線強度是原子發(fā)射光譜定量分析的依據(jù)，必須了解譜線強度與各影響因素之間的關(guān)系。 ? 設(shè) i， j兩能級間躍遷所產(chǎn)生的譜線強度 Iij表示 ? Iij= NiAijh?ij ? 式中： Ni— 處于較高激發(fā)態(tài)原子的密度 ? Aij— i， j兩能級間的躍遷概率 ? ?ij — 為發(fā)射譜線的頻率 二、譜線的強度 i j Iij 15 ? 當(dāng)體系在一定溫度下達到平衡時 ， 原子在不同狀態(tài)的分布也達到平衡 ， 分配在各激發(fā)態(tài)和基態(tài)的原子密度應(yīng)遵守 波爾茲曼分布規(guī)律 。 各個狀態(tài)的原子數(shù)由溫度 T 和激發(fā)能量 E 決定 kTEiiieggNN ??00? Ni、 N0— 分別為處于 i能態(tài)和基態(tài)原子密度 ? gi、 g0— 分別 i 能態(tài)和基態(tài)的統(tǒng)計權(quán)重。 ? Ei— 激發(fā)態(tài) i能態(tài)的激發(fā)電位 ? k— 波爾茲曼常數(shù)（ 1023J K1） ? T— 激發(fā)溫度 16 ? 將波耳茲曼方程式代入譜線強度公式中 Iij= Ni Aij h ?ij 原子線離子線都適用 kTEiijijiij eNhAggI?? 00?—— 此式為譜線強度公式 從上式看出，譜線強度與激發(fā)電位、溫度、處于基態(tài)的粒子數(shù)、躍遷概率有關(guān)。 kTEiiieggNN ??0017 Ei ? 譜線強度與原子 (或離子）的激發(fā)電位是 負指數(shù)關(guān)系 。 ? 當(dāng) N0、 T一定時， 激發(fā)電位越低，越易激發(fā)，譜線強度越大。 ? 每一元素的 主共振線的激發(fā)電位最小，強度最強 ? 每條譜線都對應(yīng)一個激發(fā)電位，反映譜線出現(xiàn)所需的能量。 kTEiijijiij eNhAggI?? 00?（二）影響譜線強度的因素 18 2. 溫度 T— 關(guān)系較復(fù)雜 ? T 既影響原子的 激發(fā)過程 ，又影響原子的 電離過程 ? 在一定
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