第五章 原子发射光谱法

1、化学工业出版社 第五章第五章 原子发射光谱法原子发射光谱法 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 基本理论基本理论 第三节第三节 发射光谱定性及定量分析发射光谱定性及定量分析 第四节第四节 发射光谱仪器发射光谱仪器 第五节第五节 发射光谱实验技术发射光谱实验技术化学工业出版社第一节第一节 概述概述 发射光谱发射光谱（AES）是基于试样中的原子（或离子）受外是基于试样中的原子（或离子）受外能激发后，所发射的特征光谱的波长和强度进行定性和定能激发后，所发射的特征光谱的波长和强度进行定性和定量的分析方法。量的分析方法。 特点：特点： 1.灵敏度高，检出限低，灵敏度高，检出限低，10.01g，100.

2、1 g/g，ICP 可可达达 ng/ml。 2.可进行多因素同时测定。可进行多因素同时测定。 3.分析速度快，准确度较高。分析速度快，准确度较高。 4.样品用量少，应用范围广。样品用量少，应用范围广。 不足之处：不足之处： 非金属及气体的灵敏度很低；不能分析有机物质。非金属及气体的灵敏度很低；不能分析有机物质。化学工业出版社 1.核外价电子运动状态核外价电子运动状态的的描述描述 （1）单个价电子的运动状态）单个价电子的运动状态 原子单个电子的运动状态可用原子单个电子的运动状态可用 n、l、m 和和 ms 来描述。来描述。 n 主量子数，主量子数，n = 1，2，3， l 角量子数，角量子数，l

3、 = 0，1，2，(n-1) m 磁量子数，磁量子数，m = 0， 1， 2, ， l ms 自旋磁量子数，自旋磁量子数，ms = 1/2第二节第二节 基本原理基本原理一、原子发射光谱的产生一、原子发射光谱的产生 （2）多个价电子的运动状态多个价电子的运动状态 n 主量子数，主量子数，n = 1，2，3， 化学工业出版社S 总自旋角动量量子数，总自旋角动量量子数，其取值为其取值为s 的矢量和，即的矢量和，即 S = s，如对于含，如对于含 2 个价电子的原子，则个价电子的原子，则 S = s1+ s2， s1+ s2 1 | s1-s2 | ；J 为为总角动量量子数总角动量量子数，其取值为其取

4、值为 L 与与 S 的矢量和。的矢量和。 具体求法是：具体求法是： J = L+S，L+S-1，L+S-2， ，|L-S| 当当L S，J = L+S 到到 L-S，有（，有（2S+1）个取值）个取值 当当L S，J = S+L 到到 S-L，有（，有（2L+1）个取值）个取值L 总轨道角动量总轨道角动量量子数，为量子数，为 l 的矢量和，即的矢量和，即 L = li， 如对于含如对于含 2 个价电子的原子，则个价电子的原子，则 L = l1+ l2，l1+ l2-1，l1+ l2-2， ，|l1-l2|化学工业出版社 二、光谱项与原子能级图二、光谱项与原子能级图 原子的能级可用光谱项来描述，

5、原子的能级可用光谱项来描述，n 2S+1 L； n 2S+1 LJ 称为称为光谱支项。光谱支项。 三、光谱选律三、光谱选律 一条谱线是两个能级间跃迁的结果，但并一条谱线是两个能级间跃迁的结果，但并 不是所有的能级之间都能发生跃迁。能级间跃不是所有的能级之间都能发生跃迁。能级间跃迁的原则是：迁的原则是： n = 0 或任意整数；或任意整数； L = 1； S = 0； J = 0 或或 1。化学工业出版社化学工业出版社第三节第三节 光谱定性、定量分析光谱定性、定量分析 一、光谱定性分析一、光谱定性分析 每种元素都能发射其特征谱线，这是光谱定性每种元素都能发射其特征谱线，这是光谱定性分析的基础。分

6、析的基础。 1.分析线的选择分析线的选择 进行分析时所使用的谱线称为分析线，通常选进行分析时所使用的谱线称为分析线，通常选择共振发射线（灵敏线和最后线）。择共振发射线（灵敏线和最后线）。 共振线：共振线：由第一激发态跃迁至基态所发射的谱线。由第一激发态跃迁至基态所发射的谱线。 灵敏线：灵敏线：激发电位较低的谱线，多是共振线。激发电位较低的谱线，多是共振线。 最后线：最后线：某元素含量逐渐减小时，最后消失的谱某元素含量逐渐减小时，最后消失的谱 线。线。 2.光谱定性分析方法光谱定性分析方法 化学工业出版社 （1）标准样品光谱比较法标准样品光谱比较法 （2）铁光谱比较法铁光谱比较法 化学工业出版社

7、 （3）波长测定方法波长测定方法 二、光谱定量分析二、光谱定量分析 1.定量分析的基本关系式定量分析的基本关系式 I = acb 取对数得取对数得 lgI = blgc + lga 式中，式中，I 为谱线强度，为谱线强度，c 为被测元素浓度，为被测元素浓度，a 与与 b 为与实验条件为与实验条件 有关的常数。有关的常数。 这是光谱定量分析的基本关系式，以这是光谱定量分析的基本关系式，以 lgI 对对 lgc 做图，在一定的浓度范围内为直线做图，在一定的浓度范围内为直线 。化学工业出版社 2.内标法定量分析原理内标法定量分析原理 内标法是在被测元素的谱线中选择一条谱内标法是在被测元素的谱线中选择

8、一条谱线作为分析线，再选择其他元素的一条谱线作线作为分析线，再选择其他元素的一条谱线作为内标线，两条线组成分析线对。被测元素和为内标线，两条线组成分析线对。被测元素和内标元素的含量分别为内标元素的含量分别为 c 与与 c0，分析线和内标分析线和内标线的强度分别为线的强度分别为 I 与与 I0，则则 lgI = b lgc + lga lgI0 = b0 lgc0 + lga0 两式相减得两式相减得 lgR = b lgc + lga 式中式中 R = I/I0， a = a/a0c0b0化学工业出版社 3.光谱定量分析方法光谱定量分析方法 （1）三三标准试样法（标准曲线法）标准试样法（标准曲线

9、法） （2）标准加入法标准加入法 （3）光电直读法光电直读法第四节第四节 发射光谱仪器发射光谱仪器 一、发射光谱的分析过程一、发射光谱的分析过程 分析过程一般分为激发、分光和检测三步。分析过程一般分为激发、分光和检测三步。 二、主要仪器设备二、主要仪器设备 1.光源光源 2.光谱仪光谱仪 3.检测系统检测系统化学工业出版社ICPS-7500 型电感耦合等离子发射光谱仪的外观图型电感耦合等离子发射光谱仪的外观图化学工业出版社ICPS-7500 型电感耦合等离子发射光谱仪的光路示意图型电感耦合等离子发射光谱仪的光路示意图化学工业出版社化学工业出版社WSP1 型平面光栅摄谱仪型平面光栅摄谱仪 1对光

10、灯；对光灯；2电极架；电极架；3遮光板；遮光板；4狭缝鼓轮；狭缝鼓轮； 5光栅鼓轮；光栅鼓轮；6暗盒；暗盒；7控制台控制台化学工业出版社8W型光谱投影仪外部结构型光谱投影仪外部结构l一手轮；一手轮；2一透镜；一透镜；3投影物镜；投影物镜；4一螺钉；一螺钉；5一工作台；一工作台；6一标尺；一标尺；7一投影屏；一投影屏；8一底座；一底座；9、10一纵横向驱动手轮；一纵横向驱动手轮；11一调焦手轮；一调焦手轮；12.13一灯丝调节螺钉；一灯丝调节螺钉；14一灯座；一灯座；15一三角架；一三角架；16一立柱；一立柱；17一反射镜；一反射镜；18一反射镜保护盖一反射镜保护盖化学工业出版社光源光源反射镜反

11、射镜准直镜准直镜三三透镜照明系统透镜照明系统转台转台入射狭缝入射狭缝光栅光栅物镜物镜焦面焦面AES 仪器略图仪器略图化学工业出版社光 源 蒸发温度K 激发温度K 稳定性 热性质 分析对象 直流电弧 8004000(高) 40007000 较差 LTE 定性、难熔样品及元素定量、导体、矿物纯物质 交流电弧 中 40007000 较好 LTE 矿物、低含量金属定量分析 火花 低 10000 好 LTE 难激发元素、高含量金属定量分析 ICP 10000 60008000 很好 非LTE 溶液、难激发元素、大多数元素 火焰 20003000 20003000 很好 LTE 溶液、碱金属、碱土金属 激光 10000 10000 很好 LTE 固体、液体 化