Modern Instrumental Analysis 原子发射光谱法 概述 2 理论 3 原子发射光谱仪器 原子发射光谱的分析方法 5 原子发射光谱法的应用 Tarim University 2009
Modern Instrumental Analysis @ Tarim University 2009 原子发射光谱法 1 概述 2 理论 3 原子发射光谱仪器 4 原子发射光谱的分析方法 5 原子发射光谱法的应用
Modern mp原子发射光谱分析法的特点 (1)可对多元素同时检测各元素同时发射各自的特征光谱 (2)灵敏度高10~0.1gg1(般光源);ngg-1(CP) (3)选择性高各元素具有不同的特征光谱; (4)准确度较高5%~10%(一般光源);<1%(CP) (5)样品量少、范围广试样不需处理,1-2min内同时对几 十种元素进行定量分析(光电直读仪); 缺点:1.非金属元素不能检测或灵敏度低。 2.仪器设备较昂贵,难以普及推广 3.只能进行总量分析而不能进行形态分析 Tarim University 2009
Modern Instrumental Analysis @ Tarim University 2009 原子发射光谱分析法的特点 (1)可对多元素同时检测 各元素同时发射各自的特征光谱 (2)灵敏度高 10～0.1gg-1(一般光源)；ngg-1(ICP） (3)选择性高 各元素具有不同的特征光谱； (4)准确度较高 5%～10% (一般光源）； <1% (ICP) ； (5)样品量少、范围广 试样不需处理，1-2min内同时对几 十种元素进行定量分析(光电直读仪)； 缺点：1.非金属元素不能检测或灵敏度低。 2.仪器设备较昂贵，难以普及推广 3.只能进行总量分析而不能进行形态分析
Modern Instrumental Analysis 原子发射光谱法的发展历史 1666 1854 1859 →1926 关字 感 豪 Tarim University 2009
Modern Instrumental Analysis @ Tarim University 2009 原子发射光谱法的发展历史 1666 1854 1859 1926
Modern Instrumental Analysis 发射光谱分析的分类 根据仪器设备和检测手段不同,发射光谱可分为 ◇1.摄谱分析法该法使用最为广泛。它采用感光板照相 记录。将所拍摄的谱片,在映谱仪和测微光度计上进行 定性和定量分析。因此,具有同时测定多种元素,灵敏, 准确,光谱范围广等特点。但是,需要经过摄谱、暗室 处理及谱线测量多种程序,分析速度受到限制 ◇2.光电直读光谱法将元素特征的分析强度通过光电元 件转换为电信号,以此测量被测元素的含量。该法具有 分析速度快,同时测定多种元素含量的特点,适用于生 过程。 Tarim University 2009
Modern Instrumental Analysis @ Tarim University 2009 根据仪器设备和检测手段不同，发射光谱可分为： ❖ 1．摄谱分析法 该法使用最为广泛。它采用感光板照相 记录。将所拍摄的谱片，在映谱仪和测微光度计上进行 定性和定量分析。因此，具有同时测定多种元素，灵敏， 准确，光谱范围广等特点。但是，需要经过摄谱、暗室 处理及谱线测量多种程序，分析速度受到限制。 ❖ 2．光电直读光谱法 将元素特征的分析强度通过光电元 件转换为电信号，以此测量被测元素的含量。该法具有 分析速度快，同时测定多种元素含量的特点，适用于生 产过程。 发射光谱分析的分类
Modern Instrumental Analysis 发射光谱分析的分类 3.火焰光度法以火焰为光源进行试样原子化和激发,然 后进行分光和检测 适用于:碱金属及个别碱土金属元素的分析 今4.原子荧光分析法 以光能为激发源的原子发射光谱法 Tarim University 2009
Modern Instrumental Analysis @ Tarim University 2009 ❖ 3．火焰光度法 以火焰为光源进行试样原子化和激发，然 后进行分光和检测。 适用于：碱金属及个别碱土金属元素的分析。 ❖ 4. 原子荧光分析法 以光能为激发源的原子发射光谱法。 发射光谱分析的分类
Modern Instrumental Analysis 原子发射光谱法的基本原理 原子发射光谱法是根据处于激发态的待测元素原子回到基 态时发射的特征谱线对待测元素进行分析的方法 原子发射光谱法包括了三个主要的过程,即: 样品蒸发、形成气态原子、气态原子激发而产生光辐射; 将光源发出的复合光经单色器分解成光谱; 用检测器检测光谱中谱线的波长和强度 由于待测元素原子的能级结构不同,因此发射谱线的特征不 同,据此可对样品进行定性分析;而根据待测元素原子的浓 度不同,因此发射强度不同,可实现元素的定量测定。 Tarim University 2009
Modern Instrumental Analysis @ Tarim University 2009 原子发射光谱法是根据处于激发态的待测元素原子回到基 态时发射的特征谱线对待测元素进行分析的方法。 原子发射光谱法包括了三个主要的过程，即： 样品蒸发、形成气态原子、气态原子激发而产生光辐射； 将光源发出的复合光经单色器分解成光谱； 用检测器检测光谱中谱线的波长和强度。 由于待测元素原子的能级结构不同，因此发射谱线的特征不 同，据此可对样品进行定性分析；而根据待测元素原子的浓 度不同，因此发射强度不同，可实现元素的定量测定。 原子发射光谱法的基本原理
Modern Instrumental Analysis 原子发射光谱的产生 在正常状态下,元素处于基态 ground state,原子在受 到热(火焰)或电(电火花)激发时,由基态跃迁到激发态 excited state,在10S内返回到基态时,以光的形式释放 出能量,发射出特征光谱(线状光谱,原子光谱) △E=E*-E=Mv=h/ Tarim University 2009
Modern Instrumental Analysis @ Tarim University 2009 原子发射光谱的产生 在正常状态下，元素处于基态ground state，原子在受 到热（火焰）或电（电火花）激发时，由基态跃迁到激发态 excited state，在10-8S内返回到基态时，以光的形式释放 出能量，发射出特征光谱（线状光谱，原子光谱） E = E*−E = h = hc /
Modern Instrumental Analysis 热能、电能 基态元素M △E 激发态M 特征辐射 铁谱 A/nn 235.06.07.08.09.0240.01.02.03.04.0245.06.0 原子的线光谱是元素的特征,不同元素具有不同的特征光谱 被测元素特征谱线的有无(定性),测定谱线的强度(定量) Tarim University 2009
Modern Instrumental Analysis @ Tarim University 2009 原子的线光谱是元素的特征，不同元素具有不同的特征光谱． 被测元素特征谱线的有无(定性)，测定谱线的强度 (定量)。 特征辐射 基态元素M E 激发态M* 热能、电能
Modern Instrumental Analysis 原子的能级与能级图 Ds23/2 F7 725/2 5.12 1 50 6 5 (14) 5000 (2) (11) 4.0 () (3 100oo 12) 15000 30(6) (18) (7) 20000 2.1 2.0 25000 (10) (13) 30000 10 3500D 40000 Na 4500 1)51491(2)51536(361542(4616.070220.570611382401140.42 )28528(93302310D238899d11)258.30d1233029(13D158959 (14鹌.29(15)56882(16568.27(1781833(18)342.11(19126776 (2081948(211845.95 钠原子的能级图 Tarim University 2009
Modern Instrumental Analysis @ Tarim University 2009 原子的能级与能级图
Modern Instrumental Analysis 例如:钠原子,核外电子组成为: (1S)2(2S)2(2P)6(3s)1 此时光谱项为: 32S12表示n=3L=0S=1/2M=2J=1/2 为基态光谱项。 32P32n=3L=1S=1/2J-=3/2 32P n=3L=1S=-1/2J=1/2 钠谱线:5889.96A3S1/2--32P 589593A 32S 32P Tarim University 2009
Modern Instrumental Analysis @ Tarim University 2009 例如：钠原子，核外电子组成为： （1S）2（2S）2（2P）6（3S）1 此时光谱项为： 3 2S1/2 表示n=3 L=0 S=1/2 M=2 J=1/2, - -------为基态光谱项。 3 2P 3/2 n=3 L=1 S=1/2 J=3/2 3 2P1/2 n=3 L=1 S=-1/2 J=1/2 钠谱线：5889.96 Å 3 2S1/2----3 2P3/2 5895.93 Å 3 2S 1/2----3 2P1/2