分子发射光谱法

1、北京印刷学院（印刷与包装工程学院）13级高分子材料与工程专业仪器分析结课论文仪器分析课程结业论文题目：分子发射光谱法学生姓名：王凯鸿学生学号：130111116专业班级：13级高分子材料与工程一班2015年11月初分子发射光谱法摘要本课程名为仪器分析，顾名思义仪器分析就是以物质的物理和物理化学性质为 基础建立起来的一种分析方法。仪器分析就是利用能直接或间接地表征物质的物 理、化学、生理性质的实验现象，通过探头或传感器、放大器、分析转化器等转变 成人可直接感受的已认识的关于物质成分、含量、分布或结构等信息的分析方法。 而分子发射光谱法作为仪器分析中重要的一种分析手段，更是有它独特的地位的。关键词

2、：分子发射光谱；发射光谱；仪器分析；跃迁；辐射。承诺本人对抄袭行为不抱好感，也不会在本人身上发生抄袭行为，借鉴与参考的文 献和资料将会于文章末尾列出。本人在此郑重发誓：本篇论文纯属个人编辑，绝 无抄袭。望周知，谢谢。一、什么是（分子）发射光谱1.1发射光谱望文生义，物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱（emission spectrum）处于高能级的原子或分子会在向较低能级跃迁时产生辐射， 会将多余的能量发射出去。如果此时进行光谱检测，那么形成的光谱 就叫做发射光谱。那么，如果要使原子或分子处于较高能级就要供给它能量，以便 使之激发，并处于激发态。蔓悉原子. 激发蠢原于G电子光于图i.i-i原子

3、发射光谱原理图分子（原子）外层电子由基态到激发态，处于激发态电子不稳 定，被激发的处于较高能级的分子（原子）向低能级跃迁放出频率为n 的光子，也就是以光辐射的形式向外释放（发射）出能量，而回到基 态或其他较低的能级。如果此时进行光谱检测，得到的线状光谱即是 分子（原子）发射光谱。举例而言，单个氢原子处在正常状态时电子是在离核最近的n=1 的可能轨道上运动，依照能量最低原理，这时它的能量最少也相对最 稳定。而当原子受到外界因素的激发时，电子吸收了一定的能量而跃 入其他能量较高的可能轨道上后，这时电子相对不稳定。它就能自发 地跳跃到较低能级的可能轨道上并发出一个光子。那么，试想，多个单一的，被激发

4、后电子可能不处于同一能级的 氢原子大量聚集会是怎么样的状况呢？处于激发态的众多氢原子就会 发出各不相同的谱线，也就组成了氢原子发射光谱的全部谱线。以此 类推，各个分子（原子）的发射光谱的概念也就明了了。1.2分子光谱分子发射光谱被囊括在分子光谱之中。分子能级之间跃迁（1.1中 所述）形成的的光谱就是分子光谱。分子光谱与分子绕轴的转动、分 子中原子在平衡位置的振动和分子内电子的跃迁相对应。分子光谱的 种类非常丰富，除发射、吸收光谱外还有许多大家一向熟知的，在这 里就不过多介绍了。1.3分子发射光谱经过1.1与1.2的详细解说，分子发射光谱，顾名思义，也就是 分子从一种能态改变到另一种能态时的发射

5、光谱了。二、分子发射光谱法如何操作二、分子发射光谱法如何操作2.1总述分子发射光谱法是根据待测物质的气态的基态原子或离子受激发 后所发射的特征光谱的波长及其强度来测定物质中元素组成和含量 的分析方法。2.2分子发射光谱法的一般分析步骤（1）在激发光源中，将待测物质蒸发、解离、激发，产生特征辐射；（2）将待测物质发射的复合光经分光装置进行色散，形成光谱；（3）通过检测器检测待测物质中元素光谱线的波长和强度，进行元素的定性和定量分析。2.3分子发射光谱法光谱的分析方法2.3.1谱线的强度在热力学平衡时，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Boltamann分布定律（公式一）

6、：= J 1，Q 虹N 0 g 0其中Ei为激发电位；k为玻耳兹曼常数（1.38X10-23 J/K）； T 为激发温度；gi、g0为激发态与基态的统计权重，g=2J+1,J为总自旋 角动量量子数，2J+1为能级的简并度，又因为存在公式（公式二）：I =NA hv. . . lj1 ljlj则两者结合后出现如2.3.2的公式。2.3.1影响谱线的强度的因素结合公式一合公式二，得出谱线强度表现试(公式三)：- AgjN前 So从上式可以看出，谱线强度与激发电位、温度、处于基态的粒子 数、跃迁概率、统计权重有关。其中：激发电位Ei当N0、T 一定时，激发电位越低，越易激发，Ni 越多，谱线强度越大

7、。每一元素的主共振线的激发电位最小，强度 最强跃迁概率Aij从式中看出跃迁概率与谱线强度成正比统计权重谱线强度与统计权重的比值成正比激发温度T，T既影响原子的激发过程，又影响原子的电离 过程。在一定范围内，激发温度升高谱线强度增大，但超过某一温 度，温度越高，原子发生电离的数目越多，原子谱线强度降低，离子 线谱线强度升高。基态原子N0谱线强度与基态原子密度N0成正比I“N0在一定条 件下，N0与试样中元素含量成正比N0-C，谱线强度也与被测定元素 含量成正比IC I= ac I= acb (b为自吸系数，极稀溶液无自吸， b=1) AES定量分析基本关系式，即赛伯-罗马金公式2.4分子发射光谱

8、法光谱的分析方式2.4.1总述分子发射光谱法光谱的分析方式一共有三种，1、定性分析2、半 定量分析3、定量分析2.4.2定性分析定性分析的原理各种元素的原子结构不同，在激发光源的作用下，得到的特征光 谱不同。一般只要在试样光谱找出待测元素的2条以上元素的灵敏 线，就可以确定试样中存在该元素。（1）灵敏线：激发电位较低、跃迁概率大的谱线，（2）最后线：当元素含量减至很小，最后仍然能观察到的少数几 条谱线。最后线一般是最灵敏线定性分析的方法.1标准试样光谱比较法将要检出元素的纯物质和纯化合物与试样并列摄谱于同一感光板 上，在映谱仪上检查试样光谱与纯物质光谱是否出现在同一波长位置 上，从而进行定性。如果只定性分析少数几种指定元素，同时这几种 元素的纯物质又比较容易得到时，采用该方法识谱比较方便。.2元素光谱图比较法（铁光谱比较法）采用铁的光谱作为波长的标尺，来判断其他元素的谱线。铁光谱 比较法可同时进行多元素定性鉴定。 备注注：半定量、定量分析颇为不常见，本人及读者应均熟于胸，鉴 于篇幅关系，不予列出，万望理解。三、借鉴与参考值文献与资料出处1、百度百科： HYPERLINK /link?url=TZpFmBDtaIRIDfHR7- /link?url=TZpFmBDtaIRIDfHR7-CiA SJRHOron6iTvV-0gBzDu