第三章 原子發(fā)射光譜法一

第三章原子發(fā)射光譜法一第1頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月§1.基本原理

、發(fā)射光譜的產(chǎn)生原子外層電子躍遷n：發(fā)射的電磁波的頻率l：發(fā)射的電磁波的波長c：光速，約為3.0×1010cm/sh：普朗克常數(shù)，為6.626×10-34J·s第2頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月二、基本術(shù)語激發(fā)電位（激發(fā)能）：將原子中的外層電子從低能態(tài)激發(fā)到高能態(tài)所需的能量一級電離電位（電離能）：原子失去一個外層電子變成離子所需要的能量原子線：原子的外層電子受到激發(fā)所產(chǎn)生的譜線，用“I”表示離子線：離子的外層電子受到激發(fā)所產(chǎn)生的譜線II：一級離子發(fā)射的譜線III：二級離子發(fā)射的譜線第3頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月三、定性及定量分析的依據(jù)定性分析：根據(jù)發(fā)射譜線對應(yīng)的波長（l）來判斷出待測物中有哪些元素。定量分析：根據(jù)特征譜線的強度I測出所含元素的含量第4頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月四、發(fā)射光譜為何屬于線狀光譜能級量子化、不連續(xù)選擇定則（躍遷具有一定的選擇性）第5頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月§2原子能級與原子光譜一、光譜項符號第6頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月1.n

（主量子數(shù)）：決定了電子的能量和電子離核的遠近Na:(1s)2(2s)2(2p)6(3s)1

外層電子(3s)1

n=32.L（總角量子數(shù)）：兩個價電子L=（l1+l2），（l1+l2-1），（l1+l2-2），……，|l1-l2|C:(1s)2(2s)2(2p)2

l1=l2=1，L可取2，1，0三個值。外層電子:(2p)2

第7頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月3.S（總自旋量子數(shù)）反映了電子各自的自旋角動量之間的偶合值與價電子數(shù)N有關(guān)N為偶數(shù)：取N為奇數(shù):C:N=2，S取1或0取第8頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月4.J（內(nèi)量子數(shù)）反映了電子軌道總角動量與電子自旋總角動量之間的偶合J=（L+S），（L+S-1），（L+S-2），……|L-S|當(dāng)L≥S，有2S+1個值，當(dāng)L≤S，有2L+1個值。2S+1：譜線的多重性J：光譜支項第9頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月例：Na基態(tài)：(1s)2(2s)2(2p)6(3s)1

價電子：(3s)1

n=3L=l=0用S表示S=1/2J=1/2}激發(fā)態(tài)：(1s)2(2s)2(2p)6(3p)1

價電子：(3p)1

n=3L=l=1用P表示S=1/2J=3/2,1/2}第10頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月例：就Mg原子而言，當(dāng)L=2時，求光譜支項的數(shù)目基態(tài)：(1s)2(2s)2(2p)6(3s)2

價電子：(3s)2

}n=3L=l1+l2=0用S表示S=1或0，取0J=0L=2時,l1=l2=1價電子：(3p)2

n=3L=2用D表示S=1或0，取1J=3,2,1}第11頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月第12頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月二、選擇定則Δn=0或任意整數(shù)。ΔL=±1，即躍遷只能在S?P，P?D，D?F之間發(fā)生。ΔJ=0，±1。當(dāng)J=0時，ΔJ=0的躍遷是禁阻的。ΔS=0，即躍遷必須在相同多重態(tài)間進行。三、原子光譜與光譜項符號Na588.996nm{Δn=0ΔL=-1ΔJ=-1ΔS

=0589.593nm{Δn=0ΔL=-1ΔJ

=0ΔS=0第13頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月§3光譜儀器儀器組成

{光源（激發(fā)裝置）光譜儀第14頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月一、光源作用：將被測物變?yōu)闅鈶B(tài)原子，然后將原子激發(fā)?；靖拍钭猿址烹姡合冉?jīng)引燃，再加大兩電極間的電壓，至氣體被擊穿后，電極將持續(xù)放電。擊穿：當(dāng)電壓增大到一定程度時，電流的大小只與外界電路中的電阻有關(guān)，氣體便被擊穿。引燃：借助外界力量使氣體電離第15頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月自吸：原子在高溫發(fā)射某一波長的輻射，被處在邊緣低溫狀態(tài)的同種原子所吸收的現(xiàn)象。自蝕：當(dāng)自吸現(xiàn)象很嚴(yán)重時，中心譜線被完全吸收第16頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月光源經(jīng)典光源現(xiàn)代光源火焰電弧火花直流電弧交流電弧電感耦合等離子體ICP第17頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月〈一〉直流電?。―irectCurrentArc，DCA）工作原理第18頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月引燃方法：1.短路2.高頻引燃第19頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月2.特點蒸發(fā)溫度高（持續(xù)放電→電極頭溫度高→絕對靈敏度高→適用于定性分析）弧層較厚，會導(dǎo)致自吸現(xiàn)象，嚴(yán)重時發(fā)生自蝕現(xiàn)象，不適于高含量組分的測定。放電穩(wěn)定性差（重現(xiàn)性差）適于定性及半定量分析3.應(yīng)用第20頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月〈二〉高壓火花（HighVoltageSpark）工作原理第21頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月2.特點激發(fā)溫度較高，放電瞬間可達10000K以上蒸發(fā)溫度較低放電穩(wěn)定性好（因此重現(xiàn)性好）3.應(yīng)用低熔點的金屬和合金以及難激發(fā)元素、高含量元素的定量分析，不適合定性分析第22頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月〈三〉ICP（電感耦合等離子體）（InductivelyCoupledPlasma）1.儀器組成：高頻發(fā)生器等離子矩管霧化器ICP主體第23頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月2.等離子矩管三層同心的石英管，外纏2-5圈的感應(yīng)線圈三層都通有Ar氣

{外：冷卻氣中：輔助氣內(nèi)：載氣

3.等離子體由電子、原子、離子或分子組成的在總體上呈電中性的氣體

4.工作原理第24頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月ICP焰炬的3個區(qū)域

焰心區(qū)

（預(yù)熱區(qū)）：溫度10000K。試樣氣溶膠通過這一區(qū)域時被預(yù)熱、揮發(fā)溶劑和蒸發(fā)溶質(zhì)。

內(nèi)焰區(qū)（測光區(qū)）：溫度6000-8000K，試樣在此原子化、激發(fā)，然后發(fā)射很強的原子線和離子線，是光譜分析區(qū)。

尾焰區(qū)：溫度低于6000K。發(fā)射激發(fā)能較低的譜線第25頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月穩(wěn)定性好（精密度高）靈敏度高（具有好的檢出限）線性范圍寬（可達4-6個數(shù)量級）自吸現(xiàn)象小無極放電，沒有電極污染缺點：對非金屬測定靈敏度低，儀器價格較貴，維持費用較高5.特點6.應(yīng)用溶液定量分析第26頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月〈四〉三種光源的對比光源蒸發(fā)溫度激發(fā)溫度/K放電穩(wěn)定性應(yīng)用范圍DCA（直流電弧）高4000~7000稍差定性及半定量分析Spark（火花）低瞬間10000好低熔點的金屬和合金以及難激發(fā)元素、高