原子光谱PPT课件
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原子发射光谱法_ppt课件
蒸发能力较弱 由于交流电弧电极的极性交替变化 ，所以电极温度较低，蒸发能力较弱。
3、应用
适用于金属及矿物样品的定量分析。
2021/4/26
精选ppt课件2021
27
四、高压火花：高频高压引燃并放电
B
L
R1
D
220V
V~
C
G
D
火花特点： 1）放电稳定，分析重现性好； 2）放电间隙长，电极温度（蒸发温度）低，检出限低，多 适于分析易熔金 属、合金样品及高含量元素分析；
第3章 原子发射光谱法
Atomic emission spectroscopy
现代直读ICP-AES仪器
2021/4/26
IRIS Intrepid全谱直读等离
子体发射光谱仪(ICP-AES)
是美国热电公司生产的原
子光谱分析仪器，该仪器
采用CID检测器和设计独
特的光学系统，具有高分
辨率、高灵敏度，可同时
热能、电能
基态元素M
E
激发态M*
特征辐射
2021/4/26
精选ppt课件2021
10
激发过程
在局部热力学平衡条件下，某一激发态原子密度Nj与 基态原子密度N0的关系符合玻尔兹曼(Boltzmann)分布
式中gj和g0分别为j激发态和基态的统计权重；Ej为激发态的共振 电位；K为玻尔兹曼常数，其值为1.38×10-23J·K-1；T为光源的 绝对温度
2021/4/26
精选ppt课件2021
3
光谱分析具有悠久的历史。早在17 世纪中叶，牛顿用三棱镜观察太阳 光谱，就揭开了光谱分析的序幕。 19世纪50年代克希霍夫和本生发现 了光谱与物质组成之间的关系，确 认各种元素都有自己的特征光谱， 从而建立了光谱定性分析的基础， 并发现了元素铷和铯。
3、应用
适用于金属及矿物样品的定量分析。
2021/4/26
精选ppt课件2021
27
四、高压火花：高频高压引燃并放电
B
L
R1
D
220V
V~
C
G
D
火花特点： 1）放电稳定，分析重现性好； 2）放电间隙长，电极温度（蒸发温度）低，检出限低，多 适于分析易熔金 属、合金样品及高含量元素分析；
第3章 原子发射光谱法
Atomic emission spectroscopy
现代直读ICP-AES仪器
2021/4/26
IRIS Intrepid全谱直读等离
子体发射光谱仪(ICP-AES)
是美国热电公司生产的原
子光谱分析仪器，该仪器
采用CID检测器和设计独
特的光学系统，具有高分
辨率、高灵敏度，可同时
热能、电能
基态元素M
E
激发态M*
特征辐射
2021/4/26
精选ppt课件2021
10
激发过程
在局部热力学平衡条件下，某一激发态原子密度Nj与 基态原子密度N0的关系符合玻尔兹曼(Boltzmann)分布
式中gj和g0分别为j激发态和基态的统计权重；Ej为激发态的共振 电位；K为玻尔兹曼常数，其值为1.38×10-23J·K-1；T为光源的 绝对温度
2021/4/26
精选ppt课件2021
3
光谱分析具有悠久的历史。早在17 世纪中叶，牛顿用三棱镜观察太阳 光谱，就揭开了光谱分析的序幕。 19世纪50年代克希霍夫和本生发现 了光谱与物质组成之间的关系，确 认各种元素都有自己的特征光谱， 从而建立了光谱定性分析的基础， 并发现了元素铷和铯。
原子光谱法PPT课件
第44页/共83页
1、火焰原子化
构成: 喷雾器、雾化室，燃烧器三大部分
第45页/共83页
1）气溶胶产生 雾化过程的关键是要产生直径足够小的气溶胶。
据实验： do < 1 m 在火焰中通过 0.03 mm，就脱剂 do > 30 m 在火焰中通过 30 mm，才脱溶剂 因此应创造条件，产生直径小于10 m 的气溶胶
原子吸收光谱法
第26页/共83页
第一节 概述
太阳光
暗线 (弗劳 霍费 线)
• 原子吸收光谱法是一种基于待测基态原子对特 征谱线的吸收而建立的一种分析方法。
1、原子吸收现象的发现
• 1802年Wollaston发现太阳光谱的暗线； • 1823年德国科学家Fraunhofer测定出了它们的波长 • Kirchhoff将原子发射和原子吸收联系在一起
开始时，管内为Ar气，不 导电，需要用高压电火花触 发，使气体电离后，在高频 交流电场的作用下，带电粒 子高速运动，碰撞，形成 “雪崩”式放电，产生等离 子体气流。在垂直于磁场方 向将产生感应电流（涡电流， 粉色），其电阻很小，电流 很大(数百安)，产生高温。又 将气体加热、电离，在管口 形成稳定的等离子体焰炬。
在原子吸收法中可忽略。 4、原子吸收线的轮廓
综合上述因素，实际原子吸收线的宽度约为10-3 nm 数量级
第33页/共83页
三、原子吸收光谱的测量
1、积分吸收 从理论上可以得出，积分吸收与原子蒸气中吸
收辐射的原子数成正比。数学表达式为：
∫K d = e2N0ƒ/mc
若能测定积分吸收，则可求出原子浓度。但是，测定 谱线宽度仅为10-3nm的积分吸收，需要分辨率非常高 的色散仪器。
不能多元素同时分析
1、火焰原子化
构成: 喷雾器、雾化室，燃烧器三大部分
第45页/共83页
1）气溶胶产生 雾化过程的关键是要产生直径足够小的气溶胶。
据实验： do < 1 m 在火焰中通过 0.03 mm，就脱剂 do > 30 m 在火焰中通过 30 mm，才脱溶剂 因此应创造条件，产生直径小于10 m 的气溶胶
原子吸收光谱法
第26页/共83页
第一节 概述
太阳光
暗线 (弗劳 霍费 线)
• 原子吸收光谱法是一种基于待测基态原子对特 征谱线的吸收而建立的一种分析方法。
1、原子吸收现象的发现
• 1802年Wollaston发现太阳光谱的暗线； • 1823年德国科学家Fraunhofer测定出了它们的波长 • Kirchhoff将原子发射和原子吸收联系在一起
开始时，管内为Ar气，不 导电，需要用高压电火花触 发，使气体电离后，在高频 交流电场的作用下，带电粒 子高速运动，碰撞，形成 “雪崩”式放电，产生等离 子体气流。在垂直于磁场方 向将产生感应电流（涡电流， 粉色），其电阻很小，电流 很大(数百安)，产生高温。又 将气体加热、电离，在管口 形成稳定的等离子体焰炬。
在原子吸收法中可忽略。 4、原子吸收线的轮廓
综合上述因素，实际原子吸收线的宽度约为10-3 nm 数量级
第33页/共83页
三、原子吸收光谱的测量
1、积分吸收 从理论上可以得出，积分吸收与原子蒸气中吸
收辐射的原子数成正比。数学表达式为：
∫K d = e2N0ƒ/mc
若能测定积分吸收，则可求出原子浓度。但是，测定 谱线宽度仅为10-3nm的积分吸收，需要分辨率非常高 的色散仪器。
不能多元素同时分析
原子光谱与分子光谱ppt课件
2024/7/28
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
一、 原子光谱
1.光谱项符号
原子外层有一个电子时，其能级可由四个量子数决定： 主量子数 n；角量子数 l；磁量子数 m；自旋量子数 s； 原子外层有多个电子时，其运动状态用总角量子数L；总 自旋量子数S；内量子数J 描述；
例：钠原子，一个外层电子， S =1/2；因此： M =2( S ) +1 = 2；双重线； 碱土金属：两个外层电子， 自旋方向相同时， S =1/2 + 1/2 =1， M = 3；三重线； 自旋方向相反时， S =1/2 － 1/2 =0， M = 1；单重线；
2024/7/28
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
元素由基态到第一激发 态的跃迁最易发生，需要的 能量最低，产生的谱线也最 强，该谱线称为共振线 ，也 称为该元素的特征谱线；
2024/7/28
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
2024/7/28
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一、 原子光谱
1.光谱项符号
原子外层有一个电子时，其能级可由四个量子数决定： 主量子数 n；角量子数 l；磁量子数 m；自旋量子数 s； 原子外层有多个电子时，其运动状态用总角量子数L；总 自旋量子数S；内量子数J 描述；
例：钠原子，一个外层电子， S =1/2；因此： M =2( S ) +1 = 2；双重线； 碱土金属：两个外层电子， 自旋方向相同时， S =1/2 + 1/2 =1， M = 3；三重线； 自旋方向相反时， S =1/2 － 1/2 =0， M = 1；单重线；
2024/7/28
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元素由基态到第一激发 态的跃迁最易发生，需要的 能量最低，产生的谱线也最 强，该谱线称为共振线 ，也 称为该元素的特征谱线；
2024/7/28
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2024/7/28
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原子发射光谱详解PPT课件
2020年9月28日
9
直流电弧特点：
优点：样品蒸发能力强（阳极斑）---进入电弧的待测物多--绝对灵敏度高---适于定性分析及低含量杂质的测定，以及部 分矿物、岩石等难熔样品及稀土难熔元素定量； 缺点： 1）电弧不稳----分析重现性差； 2）弧层厚，自吸严重； 3）安全性差； 4）电极头温度比较高 因此不宜用于定量分析及低熔点元素测定
过程：接触短路引燃（或高频引燃）；阴极发出电子流，冲击阳极，产生 高热，使试样蒸发，又与电子碰撞，电离成离子，再冲击阴极，引起二次电子 发射……电子再撞击阳极，产生高温阳极斑（4000 K）；产生的电弧温度： 4000~7000K，因此在分析间隙各种电子原子粒子相互碰撞，能量交换，引起试 样激发，发射出一定波长的谱线。
而对难熔盐分析的灵敏度略差于直流电弧。
2020年9月28日
12
高压火花：高频高压引燃并放电。
B
L
R1
220V
V~
D C
D
G 分析间隙
220V 10~25kV (B) C充电 击穿分析隙 G 放电;
回路 L-C-G 中高压高频振荡电流, G 放电中断； 下一回合充放电开始 火花不灭。 火花特点： 1）放电稳定，分析重现性好； 2）放电间隙长，电极温度（蒸发温度）低，检出现低，多适于分析易熔金
2. 历史：
• 1859年，基尔霍夫(Kirchhoff G R)、本生(Bunsen R W)
研
制第一台用于光谱分析的分光镜，实现了光谱检验；
• 随后30年——定性分析;
• 1930年以后，建立了光谱定量分析方法；
2020年9月28日
2
10.2 基本原理
一. 原子发射光谱的产生
第五章、原子发射光谱(共24张PPT)
交变感应磁场； 2）火花 氩气 气体电离 少量电荷 相互碰
撞 “雪崩”现象 大量载流子；
3）数百安极高感应电流（涡电流，Eddy current） 瞬
间加热 到10000K 等离子体 趋肤效应 内管通入Ar 形成环状结构样品通道 样品蒸发、原 子化、激发。
ICP光源特点
1）低检测限：蒸发和激发温度高；
测量电压（电容电压）为
3）基体效应小(matrix effect): 样品处于化学隋性环境（Ar）的高温分析区
已知光信号产生的电流 i 与谱线强度I成正比，即
内管—载气，样品引入（使用
待测物发出的光谱经分光得一系列谱线，这些不同波长的光在感光板上曝光，经显影、定影后于相板上得到平行排列的谱线（黑线），这些谱线“变
火花特点： 1）放电稳定，分析重现性好； 2）放电间隙长，电极温度（蒸发温度）低，检出现低，多适于分析易熔金
属、合金样品及高含量元素分析；
3）激发温度高（瞬间可达10000K）适于难激发元素分析。
电感耦合等离子体
组成：ICP 高频发生器+ 炬管
+ 样品引入系统
炬管包括：
外管—冷却气，沿切线引入
中管—辅助气，点燃 ICP (点燃
LTE 定性、难熔样品及元素定量、 导体、矿物纯物质
LTE 矿物、低含量金属定量分析
~10000
好 LTE 难激发元素、高含量金属定量
分析
ICP ~10000
6000~8000 很好 非LTE 溶液、难激发元素、大多数元
素
火焰 2000~3000 激光 ~10000
2000~3000 很好 LTE 溶液、碱金属、碱土金属 ~10000 很好 LTE 固体、液体
E0tIijdtK 1 0ti
撞 “雪崩”现象 大量载流子；
3）数百安极高感应电流（涡电流，Eddy current） 瞬
间加热 到10000K 等离子体 趋肤效应 内管通入Ar 形成环状结构样品通道 样品蒸发、原 子化、激发。
ICP光源特点
1）低检测限：蒸发和激发温度高；
测量电压（电容电压）为
3）基体效应小(matrix effect): 样品处于化学隋性环境（Ar）的高温分析区
已知光信号产生的电流 i 与谱线强度I成正比，即
内管—载气，样品引入（使用
待测物发出的光谱经分光得一系列谱线，这些不同波长的光在感光板上曝光，经显影、定影后于相板上得到平行排列的谱线（黑线），这些谱线“变
火花特点： 1）放电稳定，分析重现性好； 2）放电间隙长，电极温度（蒸发温度）低，检出现低，多适于分析易熔金
属、合金样品及高含量元素分析；
3）激发温度高（瞬间可达10000K）适于难激发元素分析。
电感耦合等离子体
组成：ICP 高频发生器+ 炬管
+ 样品引入系统
炬管包括：
外管—冷却气，沿切线引入
中管—辅助气，点燃 ICP (点燃
LTE 定性、难熔样品及元素定量、 导体、矿物纯物质
LTE 矿物、低含量金属定量分析
~10000
好 LTE 难激发元素、高含量金属定量
分析
ICP ~10000
6000~8000 很好 非LTE 溶液、难激发元素、大多数元
素
火焰 2000~3000 激光 ~10000
2000~3000 很好 LTE 溶液、碱金属、碱土金属 ~10000 很好 LTE 固体、液体
E0tIijdtK 1 0ti
《原子发射光谱》课件
不同的样品类型和测量方法对样品制备的要求也不同，因此需要根据实际情况选择 合适的样品制备方法。
样品溶解
样品溶解是原子发射光谱分析 中的重要环节，其目的是将待 测样品中的目标元素充分溶解
在合适的溶剂中。
常用的溶剂有酸、碱、盐等 ，根据待测元素和样品的性
质选择合适的溶剂。
在溶解过程中，需要控制温度 、压力、搅拌速度等条件，以 保证目标元素能够充分溶解在
归一化法
通过比较不同元素谱线强度的比例，消除基体效 应和物理干扰的影响。
Part
06
原子发射光谱的未来发展与挑 战
新技术应用
01
02
03
激光技术
利用激光的高能量和高精 度特性，提高原子发射光 谱的检测灵敏度和分辨率 。
微纳加工技术
将原子发射光谱仪器小型 化、集成化，便于携带和 移动检测。
人工智能技术
利用人工智能算法对原子 发射光谱数据进行处理和 解析，提高分析准确性和 效率。
仪器改进与优化
高性能探测器
研发更灵敏、更快速响应的探测器，提高光谱信号的采集和解析能 力。
高效能光源
优化光源的稳定性和寿命，提高光谱信号的强度和可靠性。
自动化与智能化
实现原子发射光谱仪器的自动化和智能化操作，降低人为误差和操作 复杂度。
高温条件下可实现元素的完全蒸发和激发 ，具有较高的灵敏度和准确度。
需要使用高温电热丝，设备成本较高，且 对某些元素的分析效果不佳。
火花/电弧原子发射光谱法
原理 通过电火花或电弧产生的高温使 待测元素激发为光谱状态，通过 测量光谱线的波长和强度，进行 定性和定量分析。
缺点 分析速度较慢，设备成本较高， 且对某些元素的分析效果不佳。
应用范围
样品溶解
样品溶解是原子发射光谱分析 中的重要环节，其目的是将待 测样品中的目标元素充分溶解
在合适的溶剂中。
常用的溶剂有酸、碱、盐等 ，根据待测元素和样品的性
质选择合适的溶剂。
在溶解过程中，需要控制温度 、压力、搅拌速度等条件，以 保证目标元素能够充分溶解在
归一化法
通过比较不同元素谱线强度的比例，消除基体效 应和物理干扰的影响。
Part
06
原子发射光谱的未来发展与挑 战
新技术应用
01
02
03
激光技术
利用激光的高能量和高精 度特性，提高原子发射光 谱的检测灵敏度和分辨率 。
微纳加工技术
将原子发射光谱仪器小型 化、集成化，便于携带和 移动检测。
人工智能技术
利用人工智能算法对原子 发射光谱数据进行处理和 解析，提高分析准确性和 效率。
仪器改进与优化
高性能探测器
研发更灵敏、更快速响应的探测器，提高光谱信号的采集和解析能 力。
高效能光源
优化光源的稳定性和寿命，提高光谱信号的强度和可靠性。
自动化与智能化
实现原子发射光谱仪器的自动化和智能化操作，降低人为误差和操作 复杂度。
高温条件下可实现元素的完全蒸发和激发 ，具有较高的灵敏度和准确度。
需要使用高温电热丝，设备成本较高，且 对某些元素的分析效果不佳。
火花/电弧原子发射光谱法
原理 通过电火花或电弧产生的高温使 待测元素激发为光谱状态，通过 测量光谱线的波长和强度，进行 定性和定量分析。
缺点 分析速度较慢，设备成本较高， 且对某些元素的分析效果不佳。
应用范围
原子吸收光谱法(共73张课件)
比尔定律：
▪ 分析中，待测元素的浓度与其吸收辐射的原子总数成正 比。在一定浓度范围和一定火焰宽度L下：
▪ 可以通过测吸光度可求得待测元素的含量。
▪ 原子吸收分光光度A分析k'的c定量基础。待测元素浓度
2024/8/30
27
§4-3 原子吸收分光光度计
一、基本构造
光源
原子化系统
分光系统
检测系统 显示装置
表
处吸收轮廓上两点间的距离
征
（即两点间的频率差）。
▪ 数量级为10-3 -10-2 nm （发射线10-4 -10-3 nm ）。
图4.2 原子吸收光谱轮廓图
2024/8/30
12
谱线变宽： 自然宽度 ：N
▪ 无外界影响下，谱线仍有一定宽度—自然宽度。
▪ 与原子发生能级间跃迁时激发态原子的平均寿命有关。
2024/8/30
图4.3 峰值吸收测量示意图
21
应用原理： ▪ 光源：
2024/8/30
A lg I0 I
I0
e
0
I0d
I
e
0
Id
I I0eKL
I e 0
I0eKLd
Alg
e
0
I0 d
I e d e
K L
0 0
则：
在满足瓦尔西方法的测量条件时，在积分界限
内 吸可 收以 系认 数为。为常数，并合K理 地使之等于峰值
5%，测定灵敏度极差。
噪音低；
用该元素的锐线光源发射出特征辐射。 特点： 原子吸收分析的主要特点是测定灵敏度高，特效
发射的谱线稳定性好、强度高且宽度窄。
共振线在外光路损失小。
试样在原子化器中被蒸发,解离为气态基态原子。 共Ok振! L线et（’s特Ha征ve谱a线B）re是ak元. 素所有谱线中最容易发生、最灵敏的线，又具有元素的特征，所以分析中用该谱线作为分析线。
原子光谱完整PPT课件
电离能 离子化过程需要的能量。
完整版课件
3
能级图描述的激发，离子化和发射过程
能级图描述了能量跃迁，a, b代表激发，c代表离子化，d是离子化 /激发，e为离子发射，f, g, h代表原子发射
水平线代表一个原子的能级； 垂直箭头代表能级跃迁，或一个电子能量的改变
完整版课件
4
能量和波长的关系
E = h = hc/λ（ Planck方程）
虚线框内为间接 测定的元素
19
3.3.2 原理
原子吸收光谱法是基于被测元素基态原子在蒸气状态对 其原子共振辐射的吸收 进行元素定量分析的方法。
基态原子吸收其共振辐射，外层电子由基态跃迁至激发 态而产生原子吸收光谱。原子吸收光谱位于光谱的紫外区和 可见区。
例如 钠主要有两种 具有较高能量的激发 态，对于钠基态原子 而言，只吸收589nm 和330.8nm波长的光， 而不吸收其他波长的 光。
I 为谱线强度 A为常数 C为浓度
I=ACb
b为自吸系数
完整版课件
11
3.2.3仪器结构
原子发射光谱法的分析过程
由光源提供能量使样品蒸发、形成气态原子、并进一步使气 态原子激发而产生光辐射；
将光源发出的复合光经单色器分解成按波长顺序排列的谱线， 形成光谱；
用检测器检测光谱中谱线的波长和强度。
检测器
一旦与其它波长分离后，光的实际检测是用一个感光性的检测器来 进行的，例如光增效管（PMT），或者象电荷注射装置（CID）或电荷 耦合装置（CCD）这样的先进检测器。
完整版课件
17
§3.3 原子吸收光谱法
3.3.1特点
（AAS）
优点
1.检出限低、灵敏度高: 火焰原子法: 10-6级--10-9级； 石墨炉: 10-9--10-14级。
完整版课件
3
能级图描述的激发，离子化和发射过程
能级图描述了能量跃迁，a, b代表激发，c代表离子化，d是离子化 /激发，e为离子发射，f, g, h代表原子发射
水平线代表一个原子的能级； 垂直箭头代表能级跃迁，或一个电子能量的改变
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4
能量和波长的关系
E = h = hc/λ（ Planck方程）
虚线框内为间接 测定的元素
19
3.3.2 原理
原子吸收光谱法是基于被测元素基态原子在蒸气状态对 其原子共振辐射的吸收 进行元素定量分析的方法。
基态原子吸收其共振辐射，外层电子由基态跃迁至激发 态而产生原子吸收光谱。原子吸收光谱位于光谱的紫外区和 可见区。
例如 钠主要有两种 具有较高能量的激发 态，对于钠基态原子 而言，只吸收589nm 和330.8nm波长的光， 而不吸收其他波长的 光。
I 为谱线强度 A为常数 C为浓度
I=ACb
b为自吸系数
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11
3.2.3仪器结构
原子发射光谱法的分析过程
由光源提供能量使样品蒸发、形成气态原子、并进一步使气 态原子激发而产生光辐射；
将光源发出的复合光经单色器分解成按波长顺序排列的谱线， 形成光谱；
用检测器检测光谱中谱线的波长和强度。
检测器
一旦与其它波长分离后，光的实际检测是用一个感光性的检测器来 进行的，例如光增效管（PMT），或者象电荷注射装置（CID）或电荷 耦合装置（CCD）这样的先进检测器。
完整版课件
17
§3.3 原子吸收光谱法
3.3.1特点
（AAS）
优点
1.检出限低、灵敏度高: 火焰原子法: 10-6级--10-9级； 石墨炉: 10-9--10-14级。
原子吸收光谱法PPT课件
消除电离干扰的方法
加入消电离剂 利用富燃火焰也可抑制电离干扰 利用温度较低的火焰 提高溶液的吸喷速率 标准加入法
化学干扰
是指试样溶液转化为自由基态原子的过程中,待 测元素和其他组分之间发生化学作用而引起的干 扰效应.它主要影响待测元素化合物的熔融,蒸发 和解离过程.这种效应可以是正效应,增强原子吸 收信号;也可以是负效应,降低原子吸收信号.化学 干扰是一种选择性干扰,它不仅取决于待测元素与 共存元素的性质,还与火焰类型,火焰温度,火焰状 态,观察部位等因素有关.化学干扰是火焰原子吸 收分析中干扰的主要来源,其产生的原因是多方面 的.
物理干扰
吸喷速率
喷雾量和雾化效率
毛细管形状
物理干扰一般都是负干扰,最终影响火焰分 析体积中原子的密度.
消除物理干扰的方法
配制与待测试液基体相一致的标准溶液; 当前者困难时,可采用标准加入法; 当被测元素在试液中浓度较高时,可以稀释溶液来降低
或消除物理干扰; 在试液中加入有机溶剂,改变试液的粘度和表面张力,
A.
A lg
I0 I
KC
原子吸收光谱仪的构成
光源:提供特征锐线光谱 原子化器：产生原子蒸汽，使被测元素
原子化 分光系统：将被测分析线与光源其他谱
线分开，并阻止其他谱线进入检测器 检测系统：光电倍增管 数据处理系统器
测量条件的选择
吸收线的选择 灯电流的选择 火焰种类的选择 燃烧气和助燃气的流量 火焰高度 石墨炉原子化条件的选择
内标法:分别在标准试样和被测试样中加入已知量的第
三种元素作为内标元素,测定分析线和内标线的吸光度比
D (工D作,曲D线x .)然并后以在D对标应准标曲准线溶上液根中据被测元计素算含出量试或样浓中度待绘测制
原子光谱分析法_ppt
光复合光通过入射狭缝射 在分光元件上，使之色散成光谱， 在分光元件上，使之色散成光谱，然后通过测 量谱线而检测试样中的分析元素。 量谱线而检测试样中的分析元素。 发射光谱仪根据接收光谱辐射方式的不同分为： 发射光谱仪根据接收光谱辐射方式的不同分为： 看谱法 摄谱法 光电法
发射光谱：预先给原子、 发射光谱：预先给原子、离子或者分子一些能
低能态或者基态迁跃到较高能态 量，使其由低能态或者基态迁跃到较高能态， 使其由低能态或者基态迁跃到较高能态， 当其返回到低能态或者基态时， 返回到低能态或者基态时 当其返回到低能态或者基态时，能量往往以辐 射的形式发出，由此而产生的光谱。 射的形式发出，由此而产生的光谱。
（Atomic Emission Spectrometry,AES） ）
1. 概述
原子发射光谱分析（ ），是根据 原子发射光谱分析（AES），是根据 ）， 处于激发态的待测元素原子回到基态时发射 的特征谱线对待测元素进行分析的方法。 的特征谱线对待测元素进行分析的方法。
热激发 基态元素M 基态元素 ∆E 特征辐射
原子发射光谱只能用来确定物质的元素组成与含量， 原子发射光谱只能用来确定物质的元素组成与含量， 元素组成与含量 不能给出分子的有关信息。 不能给出分子的有关信息。
激发态M* 激发态
原子发射光谱分析的特点
多元素同时检测。可同时测定一个样品中的多种元素。 (1) 多元素同时检测。可同时测定一个样品中的多种元素。每 一个样品一经激发后，不同元素都发射特征光谱， 一个样品一经激发后，不同元素都发射特征光谱，这样就可 同时测定多种元素。 同时测定多种元素。 (2) 分析速度快。若利用光电直读光谱仪，可在几分钟内同时 分析速度快。若利用光电直读光谱仪， 对几十种元素进行定量分析。分析试样不经化学处理，固体、 对几十种元素进行定量分析。分析试样不经化学处理，固体、 液体样品都可直接测定。 液体样品都可直接测定。 (3) 选择性好。每种元素因原子结构不同，发射各自不同的特 选择性好。每种元素因原子结构不同， 征光谱。在分析化学上，这种性质上的差异， 征光谱。在分析化学上，这种性质上的差异，对于一些化学 性质极相似的元素具有特别重要的意义。例如，铌和钽、 性质极相似的元素具有特别重要的意义。例如，铌和钽、锆 和铪、几十个稀土元素用其他方法分析都很困难， 和铪、几十个稀土元素用其他方法分析都很困难，而发射光 谱分析可以毫无困难地将它们区分开来，并分别加以测定。 谱分析可以毫无困难地将它们区分开来，并分别加以测定。
《原子吸收光谱》PPT课件_OK
对光源的基本要求：
●发射的共振辐射的半宽度要明显小于吸收线的
半宽度（谱线窄），利于提高灵敏度和改善工
作曲线的2线021性/8/21关系；
36
●辐射强度大，背景小，利于信背比改善； ●辐射光强稳定，利于提高测量精度； ●结构牢靠，使用寿命长等。
空心阴极灯、高频无极放电灯、蒸气放电
灯均符合上述要求，适用于AAS。
2
试样中待测元素的化合物在高温中被
解离成基态原子，光源发出的特征谱 线通过原子蒸气时，被待测元素的基 态原子在一定条件下被吸收的程度与 基态原子浓度成正比，通过分光和检
测装置测定特征谱线被吸收的程度， 就可求2得021/8试/21 样中待测元素的含量。 3
一、原子吸收光谱法的发展概况
●1955年澳大利亚的物理学家A. Walsh发表他的首 篇【AAS在化学分析中的应用】的论文，奠定 了AAS的理论基础；
发态原子2数021/可8/21 以忽略。
9
谱线的特点表征
（1）波长λ
（2）形状Δυ-吸收线半宽
（３）强度由两能级之间的跃迁几率来决定
吸收线半宽度：一般在0.01～０.１Å
发射线半宽度：一般在0.005～0.02 Å
2021/8/21
10
2021/8/21
11
三、原子吸收光谱轮廓
●原子吸收光谱线有相当窄的频率或波长范围，即 有一定宽度。
●Alkemade和Milatz提出了原子吸收光谱可作为一 般的分析方法应用；
● FAAS中存在雾化系统雾化效率低（样品利用效 率低）、原子浓度被火焰气体大量稀释、温度 低、原子化效率不高及只适用于液体样品等不 足，人们2一021/直8/21致力于研究非火焰原子化器以代4 替火焰原子化器；
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重要暗示——不可能存在Rutherford和Bohr模 型中行星绕太阳那样的电子轨道
直角坐标( x,y,z)与球坐标 r,,的转换
x r sin cos y r sin sin z r cos r x2 y2 z2
Ψ Ψ x ,y ,z r ,,R rY,
测不准关系不是限制人们的认识限度，而是 限制经典力学的适用范围，说明微观体系的 运动有更深刻的规律在起作用，这就是量子 力学所反应的规律.
氢原子的基态
1 总能量 2 波函数
E
2.1791018 n2
J
E1s 2.1791018 J
Ψ r , , R r Y ,
径向部分 角度部分
: R r 2 1 e r / a 0
a3 0
: Y , 1
4
Ψ r , , Βιβλιοθήκη 1 e r /a0 a 3
0
Rr 2 1er/a0
令D ： (r)24r2
氢原子的激发态
1 2s态:n=2, l=0, m=0
E -2 .1 7 1-9 10 8 -0 .54 1 4 -10 J 98
2s
2 2
2s[
81a03(2-ar0)e-r/2a0]
1 4π
1 =
1 (2- r )e-r/a0
4 2a03
a0
2 2p态:n =2 , l =1 , m = +1,0,-1
●综上所述，具有波粒二象性的电子，已 不再遵守经典力学规律，它们的运动没有 确定的轨道，只有一定的空间几率分布， 遵守测不准原理。
n, l, m 一定,轨道也确定
0
1
轨道 s
p
例如: n =2, l =0,
2 d m =0,
3…… f……
2s
n =3, l =1, m =0, 3pz n =3, l =2, m =0, 3dz2 思考题: 当n为3时, l ,m,分别可以取何值? 轨道的名称怎样?
第八章 原子结构
氢原子结构 多电子原子结构 元素周期律
氢原子结构
氢原子光谱与Bohr理论 电子的波粒二象性 SchrÖdinger方程与量子数 氢原子的基态 氢原子的激发态
氢原子光谱与Bohr理论
1 光和电磁辐射
氢原子光谱
氢原子光谱特征:①不连续的,线状的. ②有规律
v3.289 1105 (212n12)s1
主量子数n: １ 与电子能量有关，对于氢原子，电子能 量唯一决定于n；
E2.17n 9 210 18J
２ 不同的n值，对应于不同的电子壳层： １ ２ ３ ４ ５…….. K L M N O……...
角量子数l: 1 与角动量有关，对于多电子原子，
l 也与E有关。 2 l 的取值 0，1，2，3……n-1
6.6261034
J
s
3.2891015
(
1 n12
1 n22
)s-1
2.
17910-18
(
1 n12
1 n22
)J
R
H
(
1 n12
1) n22
RH: Rydberg常数
EEE1 hv v3.2891015(1 1 )s-1
12 2
Eh3.28911 05s-1RH 2.17910 18JI1
E E En hv
h 3.289
10 15
1 n2
1 2
s
-1
2.`179 10 18 J / n 2
En
2.179 10 18 n2
J
电子的波粒二象性
1924年：Louis de Broglie认为： 质量为 m ,运动速度为v 的粒子,
相应的波长为：
h / mv h / p
以 2pz为(m 例 0)
2pz [ 21a 40 3(ar0)e-r/2a0][43 πco]s
h 6.6261034J s P la nc k常量
1927年，Davisson和Germer应 用Ni晶体进行电子衍射实验，证实 电子具有波动性。
SchrÖdinger方程与量子数
1 SchrÖdinger方程
2Ψ
x 2
2Ψ
y 2
2Ψ
z 2
8π 2 m h2
E
V
Ψ
Ψ : 波函数
E : 总能量
s, p, d, f…... 3 l 决定了ψ的角度函数的形状。
磁量子数m
1 与角动量的取向有关，取向是量子化的； 2 m可取 0，±1, ±2……±l 3 m值决定了ψ角度函数的空间取向
s轨道(l = 0, m= 0) p轨道(l = 1, m = +1, 0, -1)
d 轨道 (l = 2, m = +2, +1, 0, -1, -2)
f 轨道( l = 3, m = +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3 )
海森堡的不确定原理
Δx ·Δp≥h/(4π)
如果我们能设计一个实验准确测定微 粒的位置, 那就不能准确测定其动量, 反之亦然.
如果我们精确地知道微粒在哪里, 就不能精确地知道 它从哪里来, 会到哪里去;如果我们精确地知道微粒在 怎样运动, 就不能精确地知道它此刻在哪里.
V : 势能
m : 质量
h : Planck 常数
x , y , z : 空间直角坐标
2 四个量子数
(1) 主量子数 n
n=1, 2, 3,……
(2) 角量子数 l l0,1,2,.n ..1
(3) 磁量子数 m
ml,..0 ....... .l..,
(4) 自旋量子数 ms
ms
1, 2
ms
1 2
a03
a0 52.9pmBohr半径
径向部分
r 0
R 0 2
1
a
3 0
r R 0
角度部分
Y ,
1 4π
Ψ1sr,, 是一种球形对称分布
3 波函数的物理意义 Ψ：描述原子核外电子运动的方式 Ψ2 :原子核外发现电子的几率密度
径向分布函数D(r)
概率2d
d 空间微体积
d4r2dr 概率 24r2dr
h
E: 轨道的能量 ν：光的频率 h: Planck常数
Balmer线系
v3.289 1105 (212n12)s1
n = 3 红（Hα） n = 4 青（Hβ ） n = 5 蓝紫 （ Hγ ） n = 6 紫（Hδ ）
原子能级
v3n.22 8 n191105(n112n122)s-1
E hv
n= 3,4,5,6
v3n.22 8 n191105(n112n122)s-1
3 Bohr理论
(1)核外电子只能在有确定半径和能量的 轨道上运动,且不辐射能量;
(2)通常保持能量最低------基态
(3)获能量激发------激发态
(4)从激发态回到基态释放光能
h E2 E1 E2 E1
直角坐标( x,y,z)与球坐标 r,,的转换
x r sin cos y r sin sin z r cos r x2 y2 z2
Ψ Ψ x ,y ,z r ,,R rY,
测不准关系不是限制人们的认识限度，而是 限制经典力学的适用范围，说明微观体系的 运动有更深刻的规律在起作用，这就是量子 力学所反应的规律.
氢原子的基态
1 总能量 2 波函数
E
2.1791018 n2
J
E1s 2.1791018 J
Ψ r , , R r Y ,
径向部分 角度部分
: R r 2 1 e r / a 0
a3 0
: Y , 1
4
Ψ r , , Βιβλιοθήκη 1 e r /a0 a 3
0
Rr 2 1er/a0
令D ： (r)24r2
氢原子的激发态
1 2s态:n=2, l=0, m=0
E -2 .1 7 1-9 10 8 -0 .54 1 4 -10 J 98
2s
2 2
2s[
81a03(2-ar0)e-r/2a0]
1 4π
1 =
1 (2- r )e-r/a0
4 2a03
a0
2 2p态:n =2 , l =1 , m = +1,0,-1
●综上所述，具有波粒二象性的电子，已 不再遵守经典力学规律，它们的运动没有 确定的轨道，只有一定的空间几率分布， 遵守测不准原理。
n, l, m 一定,轨道也确定
0
1
轨道 s
p
例如: n =2, l =0,
2 d m =0,
3…… f……
2s
n =3, l =1, m =0, 3pz n =3, l =2, m =0, 3dz2 思考题: 当n为3时, l ,m,分别可以取何值? 轨道的名称怎样?
第八章 原子结构
氢原子结构 多电子原子结构 元素周期律
氢原子结构
氢原子光谱与Bohr理论 电子的波粒二象性 SchrÖdinger方程与量子数 氢原子的基态 氢原子的激发态
氢原子光谱与Bohr理论
1 光和电磁辐射
氢原子光谱
氢原子光谱特征:①不连续的,线状的. ②有规律
v3.289 1105 (212n12)s1
主量子数n: １ 与电子能量有关，对于氢原子，电子能 量唯一决定于n；
E2.17n 9 210 18J
２ 不同的n值，对应于不同的电子壳层： １ ２ ３ ４ ５…….. K L M N O……...
角量子数l: 1 与角动量有关，对于多电子原子，
l 也与E有关。 2 l 的取值 0，1，2，3……n-1
6.6261034
J
s
3.2891015
(
1 n12
1 n22
)s-1
2.
17910-18
(
1 n12
1 n22
)J
R
H
(
1 n12
1) n22
RH: Rydberg常数
EEE1 hv v3.2891015(1 1 )s-1
12 2
Eh3.28911 05s-1RH 2.17910 18JI1
E E En hv
h 3.289
10 15
1 n2
1 2
s
-1
2.`179 10 18 J / n 2
En
2.179 10 18 n2
J
电子的波粒二象性
1924年：Louis de Broglie认为： 质量为 m ,运动速度为v 的粒子,
相应的波长为：
h / mv h / p
以 2pz为(m 例 0)
2pz [ 21a 40 3(ar0)e-r/2a0][43 πco]s
h 6.6261034J s P la nc k常量
1927年，Davisson和Germer应 用Ni晶体进行电子衍射实验，证实 电子具有波动性。
SchrÖdinger方程与量子数
1 SchrÖdinger方程
2Ψ
x 2
2Ψ
y 2
2Ψ
z 2
8π 2 m h2
E
V
Ψ
Ψ : 波函数
E : 总能量
s, p, d, f…... 3 l 决定了ψ的角度函数的形状。
磁量子数m
1 与角动量的取向有关，取向是量子化的； 2 m可取 0，±1, ±2……±l 3 m值决定了ψ角度函数的空间取向
s轨道(l = 0, m= 0) p轨道(l = 1, m = +1, 0, -1)
d 轨道 (l = 2, m = +2, +1, 0, -1, -2)
f 轨道( l = 3, m = +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3 )
海森堡的不确定原理
Δx ·Δp≥h/(4π)
如果我们能设计一个实验准确测定微 粒的位置, 那就不能准确测定其动量, 反之亦然.
如果我们精确地知道微粒在哪里, 就不能精确地知道 它从哪里来, 会到哪里去;如果我们精确地知道微粒在 怎样运动, 就不能精确地知道它此刻在哪里.
V : 势能
m : 质量
h : Planck 常数
x , y , z : 空间直角坐标
2 四个量子数
(1) 主量子数 n
n=1, 2, 3,……
(2) 角量子数 l l0,1,2,.n ..1
(3) 磁量子数 m
ml,..0 ....... .l..,
(4) 自旋量子数 ms
ms
1, 2
ms
1 2
a03
a0 52.9pmBohr半径
径向部分
r 0
R 0 2
1
a
3 0
r R 0
角度部分
Y ,
1 4π
Ψ1sr,, 是一种球形对称分布
3 波函数的物理意义 Ψ：描述原子核外电子运动的方式 Ψ2 :原子核外发现电子的几率密度
径向分布函数D(r)
概率2d
d 空间微体积
d4r2dr 概率 24r2dr
h
E: 轨道的能量 ν：光的频率 h: Planck常数
Balmer线系
v3.289 1105 (212n12)s1
n = 3 红（Hα） n = 4 青（Hβ ） n = 5 蓝紫 （ Hγ ） n = 6 紫（Hδ ）
原子能级
v3n.22 8 n191105(n112n122)s-1
E hv
n= 3,4,5,6
v3n.22 8 n191105(n112n122)s-1
3 Bohr理论
(1)核外电子只能在有确定半径和能量的 轨道上运动,且不辐射能量;
(2)通常保持能量最低------基态
(3)获能量激发------激发态
(4)从激发态回到基态释放光能
h E2 E1 E2 E1