第九章 原子发光谱法 一、原子发射光谱的产生 二、谱线强度 第二节 三、谱线自吸与自蚀 原子发射光谱 法的基本原理 下一页 2023/7/17
2023/7/17 第九章 原子发射光谱法 一、原子发射光谱的产生 二、谱线强度 第二节 三、谱线自吸与自蚀 原子发射光谱 法的基本原理
一、 原子发射光谱的产生 在正常状态下，元素处于基态，元素在受到热（火焰） 或电（电火花）激发时，由基态跃迁到激发态，返回到基态 时，发射出特征光谱（线状光谱）； 热能、电能 基态元素M △E 激发态M* 特征辐射 铁谱 235.06.0 /nn 7.0 8.0 9.0240.0 1.0 2.0 3.0 4.0 245.06.0 2023/7/17
2023/7/17 一、原子发射光谱的产生 在正常状态下，元素处于基态，元素在受到热（火焰） 或电（电火花）激发时，由基态跃迁到激发态，返回到基态 时，发射出特征光谱（线状光谱）； 特征辐射 基态元素M 激发态M* 热能、电能 E
原子的共振线与离子的电离线 原子由第一激发态到基态的跃迁： 第一共振线，最易发生，能量最小 原子获得足够的能量（电离能）产生电离，失去一个电子， 一次电离。 离子由第一激发态到基态的跃迁（离子发射的谱线）： 电离线，其与电离能大小无关，离子的特征共振线。 原子谱线表：I表示原子发射的谱线； Ⅱ表示一次电离离子发射的谱线； 表示二次电离离子发射的谱线； Mg:I285.21nm;Ⅱ280.27nm; 2023/7/17
2023/7/17 原子的共振线与离子的电离线 原子由第一激发态到基态的跃迁： 第一共振线，最易发生，能量最小； 原子获得足够的能量(电离能)产生电离,失去一个电子， 一次电离。 离子由第一激发态到基态的跃迁(离子发射的谱线)： 电离线，其与电离能大小无关，离子的特征共振线。 原子谱线表：I 表示原子发射的谱线； II 表示一次电离离子发射的谱线； III表示二次电离离子发射的谱线； Mg：I 285.21 nm ；II 280.27 nm；
E/ev s/ Na能级图 o /cm 000 由各 0000 种高能级 5000 跃迁到同 0000 一低能级 500 时发射的 一 系列光 00 谱线； D000 Na 5000 钠的能级图 2023/7/17
2023/7/17 Na 能级图 由 各 种 高 能 级 跃 迁 到 同 一 低 能 级 时 发 射 的 一 系 列 光 谱线；
2D% 4.3 K 5d- 10,000 素 的 1243 15.000 能 20,000 25.000 图 30.000 35,000 2023/7/17
2023/7/17 K 元 素 的 能 级 图
Mg元素的能级图 单一卷 二需寄 反紫光清明 3snd 3snf P D 10.00 20,000 30,000 40,000 571,1 50,000 6,000 61,66 2023/7/17
2023/7/17 Mg 元素的能级图
谱线强度 原子由某一激发态i向低能级j跃迁，所发射的谱线强度 与激发态原子数成正比。 在热力学平衡时，单位体积的基态原子数N与激发态原 子数N的之间的分布遵守玻耳兹曼分布定律： 5, N,=iN。ek7 80 g、g为激发态与基态的统计权重；E:为激发能；k为 玻耳兹曼常数；T为激发温度； 发射谱线强度：I=NAv h为Plank常数；A两个能级间的跃迁几率；vi发射谱线 的频率。将N代入上式，得： 2023/7/17
2023/7/17 二、谱线强度 原子由某一激发态 i 向低能级 j 跃迁，所发射的谱线强度 与激发态原子数成正比。 在热力学平衡时，单位体积的基态原子数N0与激发态原 子数Ni的之间的分布遵守玻耳兹曼分布定律： kT Ei N e g g N − = 0 0 i i gi、g0为激发态与基态的统计权重； Ei ：为激发能；k为 玻耳兹曼常数；T为激发温度； 发射谱线强度：Iij = Ni Aijhij h为Plank常数；Aij两个能级间的跃迁几率； ij发射谱线 的频率。将Ni代入上式，得：
谱线强度 80 影响谱线强度的因素： CaI (1)激发能越小，谱线强度越强； (2)温度升高，谱线强度增大，但 易电离。 000 4000500060007000 T/K 谱线强度和温度关系图 2023/7/17
2023/7/17 谱线强度 影响谱线强度的因素： （1）激发能越小，谱线强度越强； （2）温度升高，谱线强度增大，但 易电离。 kT E ij i A h N e g g I − = ij 0 0 i ij
三、谱线的自吸与自蚀 等离子体：以气态形式存在的包含分子、离子、电子等 粒子的整体电中性集合体。等离子体内温度和原子浓度的分 布不均匀，中间的温度、激发态原子浓度高，边缘反之。 自吸：中心发射的辐射被边缘的同种基态原子吸收，使 辐射强度降低的现象。 无自吸 元素浓度低时，不出现自吸。随 浓度增加，自吸越严重，当达到一定 自蚀 值时，谱线中心完全吸收，如同出现 2重自蚀 两条线，这种现象称为自蚀。 谱线表，：自吸；R:自蚀； 自吸与自蚀谱线轮廓图 2023/7/17
2023/7/17 三、谱线的自吸与自蚀 等离子体：以气态形式存在的包含分子、离子、电子等 粒子的整体电中性集合体。等离子体内温度和原子浓度的分 布不均匀，中间的温度、激发态原子浓度高，边缘反之。 自吸：中心发射的辐射被边缘的同种基态原子吸收，使 辐射强度降低的现象。 元素浓度低时，不出现自吸。随 浓度增加，自吸越严重，当达到一定 值时，谱线中心完全吸收，如同出现 两条线，这种现象称为自蚀。 谱线表，r：自吸；R：自蚀；