2019-《仪器分析》第十一章原子发射光谱法-文档资料

磁量子数ml表示电子云在空间的不同取向。值取为-l ≤ ml ≤ +l，ml可以取＝0，±1，±2，∙∙∙，±l。同一个l值，磁量 子数有（2l+1）个不同的数值。
自旋量子数ms表示电子的自旋。ms的取值为＝±1/2， 分别表示电子的自旋运动有顺时针和逆时针方向。
钠原子的核电荷数为11，核外有11个电子，其分布为 (1s)2(2s)2(2p)6(3s)1。最外层电子是(3s)1，它的运动状态为： n=3，l=0，ml=0，ms=1/2。
级通常用光谱项符号来表示。 n2S+1LJ
在量子力学中，电子的运动状态可以用4个量子数，即主 量子数n、角量子数l、磁量子数ml和自旋量子数ms来描述。
主量子数n表示电子离核的远近，n值越大，电子能量 越高，电子离核越远。n值取为1，2，3，∙∙∙，任意正整数。
角量子数l表示核外电子在空间不同角度出现的概率， 即电子云的形状，也代表电子绕核运动的角动量。l取小于 n的整数倍，0，1，2，∙∙∙，n-1，相应的符号为s，p，d，f ， ∙∙∙ 。
灵敏线：各元素中最容易激发或激发电位较低，跃迁几 率较大的谱线。一般来说，灵敏线大多是一些共振线。
最后线：当元素的含量降低时，各谱线渐次消失，灵敏 度较低、强度较弱的谱线先消失。灵敏度较高、强度较大的 谱线后消失，最后消失的一根谱线就称为最后线。最后线一 般是最灵敏的谱线。
当激发能量高于原子的电离能时，原子失去某个电子成 为离子。
1 概述
原子发射光谱的优点：
（1）多元素同时检测能力－不同元素特征谱线不同 （2）分析速度快 －几分钟同时测定几十种元素 （3）选择性好 －不同元素特征谱线不同，分析化学性质相
似的元素特别有利 （4）检出限低 － 一般光源可达10g•g-1～0.1 g•g-1 （或
g•cm-3） ，绝对值达1～0.01 g ，电感耦合高频等离子 体（ICP）光源检出限可以达到ng•cm-3级。 （5）准确度高 －一般光源相对误差5－10％，ICP光源可以 达到1％以下
通常情况下，原子处于基态。在激发光源的作用下， 获得足够能量，外层电子由基态跃迁到激发态。激发态原 子不稳定（寿命小于10-8s），外层电子向低能级或者基态 跃迁，能量差以光的形式发射，得到光谱线。
激发电位：基态激发到高能态所需能量（eV）
共振线：辐射跃迁的低能级为原子的基态能级时，该跃 迁称为共振跃迁，所发射的谱线称为共振线。从最低激发态 跃迁的谱线称为第一共振线或主共振线。
（6）试样消耗少 （7）ICP光源校准曲线线性范围宽－可以达到4－6个数量 级，这样可以同时测定元素各种不同含量（高、中、微）
缺点：
常见的非金属元素氧、硫、氮、卤素等的谱线在远 紫外区，一般仪器无法检测
有一些非金属元素P、Se、Te等，激发电位高，测定 灵敏度较低
2 原子发射基本原理
1、原子发射光谱的产生：
原子发射光谱法（AES）
原子发射光谱是基于当原子或离子受激发的外 层电子从较高的激发态跃迁到较低的能级或者基态 能级，多余的能量以光的形式辐射出来，从而产生 发射光谱。这样产生的光谱是线光谱。
原子的线光谱是元素的特征，不同的元素具有 不同的特征光谱，是定性定量分析的基础。原子发 射光谱法是元素分析的重要方法之一。
总角量子数L的数值等于每一个价电子的角量子数l的矢量 和，即：
L=li 若有两个价电子，其角量子数l1和l2偶合成总角量子数L的 方法为：
L=（l1+l2），(l1+l2-1)，(l1+l2-2)，∙∙∙，| l1-l2|
L的可能数值为0，1，2，3，∙∙∙，相应的谱项符号为 S，P， D，F，∙∙∙，显然也是整数，共（2L+1）个值。 价电子数为3， 则先把两个价电子的角量子数的矢量和求出，再与第3个价 电子求出其矢量和，即3个价电子的总角量子数，依次类推。
电离电位：原子获得足够能量发生电离所需要的能量， 失去一个电子称为一次电离，再失去一个电子称为二次电离。
离子也可被激发，其外层电子跃迁发射离子线。由于离 子和原子能级不同，其光谱与原子光谱不同。每一条离子线 也都有其激发电位，该激发电位与电离电位无关。
激发与电离是两个不同的概念，两者的区别在于：离子 的激发是能级之间的跃迁，激发后的电子仍属于该离子，而 电离是失去电子，失去的电子不再属于该离子。
由于L与S的相互作用，光谱支项的能级略有不同，这（2S
＋1）个略有不同的能级在光谱中形成（2S＋1）条距离很短的
线，称为多重线。若2S＋1等于2或者3，分别称为二重线和三重
在原子谱线表中，罗马数字I表示中性原子发射的谱线， 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，依次类推。
例如，Mg I 285.21 nm为原子线，Mg II 280.27 nm为一 次电离离子线。
2、原子能级与能级图
光谱项 原子光谱是原子外层电ห้องสมุดไป่ตู้不同能级跃迁的结果。原子能
n是主量子数。
n2S+1LJ
L是原子总角量子数，用大写英文字母S，P，D，F ∙∙∙ 表示。
L＝0，1，2，3，∙∙∙，（2S＋1）的数值写在L符号的左上角，
（2S＋1）为光谱项的多项性，也可以用符号M表示。
因每一个光谱项有（2S＋1）个不同的J值，把J值注在L的右
下角表示光谱支项，每一个光谱项有（2S＋1）个光谱支项。
总的自旋量子数S的数值等于每一个电子电子自旋量子 数ms的矢量和，即
S=mS,i S的取值为S＝N/2，N/2 -1，N/2-2，∙∙∙，1/2或0。其中N 为价电子数。在一个S之下，可以有不同的ms ，即： ms ＝0，±1，±2，∙∙∙，±S （当S为整数时） ms ＝±1/2，±3/2，∙∙∙，±S （当S为半整数时） 共有2S+1个值。
总角动量量子数（也称总内量子数）J等于L和S的矢量和，
即J＝L＋S。J的取值为： J＝L+S，L+S-1，L+S-2，∙∙∙，| L-S |
若L≥S ，数值从J＝L＋S到L-S，共有（2S＋1）个; 若L<S，数值从J＝L＋S到S-L，共有（2L＋1）个。
例如，L＝2，S＝1，即2S＋1＝3， 则J＝3，2，1，有 3个J值。