看谱半定量分析
看谱分析培训课件
a.清除试样表面氧化皮（影响导电性，影响分析结果） b.清除油污（如标记、油漆，因油漆中含有MoS等杂物，影 响Mo的分析） c.注意试样表面是否电镀（Cr、Ni、Cu、Au、Zn)、电化、 化学热处理等。 3.分析条件的选择 a.激发条件 分析易激发元素时，用电弧光源，如： Cr、Mo、V、W、Ti、 Mg、Cu等。而分析难熔元素时，则用火花光源，如：Si、Al。 而分析C、S、P、（Si）等用高能火花光源。 b.电极距离 分析易熔金属时，极距要小。 c.燃烧时间 分析易挥发元素时，预燃和燃弧时间要短；分析难熔元素 时，预燃和燃弧时间要长。
4.看谱分析的准备工作 （1）固定电极的选择 看谱分析常用的电极有纯铜、纯铁两种，有时也用纯锌电极、 石墨电极。 纯铜电极具有下列优点： a.导电性优良； b.导热性好，散热快； c.不易氧化； d.灼烧程度低，连续光谱辐射少； e.可以制得很纯，加工清理方便。 因此，在大多数场合使用纯铜电极。 铁电极在分析钢铁中及其它金属中的铜元素时使用。在分析 有色金属时，铁电极能够引入丰富的铁谱线，所以用铁电极。 （2）分析前试样的处理
二、分析化学的分类 我们常说的光谱分析是指原子发射光谱，而看谱分析是指产生 的谱线采用目测的一种光谱分析方法。
分 析 化 学
化学分析
重量法 滴定法
光学分析法 原子光谱：原子吸收、原子发射、原子荧光 分子光谱：红外吸收、可见和紫外吸收、分子荧光 X射线光谱：X射线荧光、电子探针 核磁、顺磁共振光谱 电分析化学法 电导法：电导分析法、电导滴定法 电位分析法 ：电位法、电位滴定法 电重量分析及电解分离法 库仑分析法 ：控制电位、控制电流 伏安法和极谱法 色谱法 气相色谱、液相色谱、毛细管电泳法 质谱法 放射化学分析法 热量分析法
发射光谱半定量分析.
一、实验目的
掌握谱线强度比较法进行发射光谱半定量分析的方 法。
二、实验原理
试样种元素的含量不同，谱线的强度也不同，把试样中某元 素的谱线强度与已知的参考强度进行比较，就可以确定该元 素的含量，这就是谱线强度比较法.
根据所采用的参考强度不同，有标准光谱比较法、标准黑度 纸比较法和内标光谱比较法。其中常用的是标样光谱比较法。
标样2
标样2
标样3
标样3
标样3
标样4
标样4
标样4
试样1
试样1
试样1
Fe
10
3.2 电弧 3.2 电弧
5
30（s）
4
10（s）
六.思考题
如何有效的选择分析线对?
天津紫外Ⅱ型感光板；光谱纯铜电极；一套标钢和试 样；显影液；停影液；定影液；无水乙醇。
四、实验内容
1．工作电极的准备 把实验中所用的电极抛光，并用酒精 棉球檫拭干净。
2．安装感光板于暗盒内（见光谱定性分析实验）。
3．摄谱 将暗盒装在摄谱仪上，调好板移位置，将光阑1mm孔
放在狭缝前，选好实验条件（参照实验一），拉开暗盒挡 板，先摄取标准样品，再摄未知样品并记录。
谱线黑度比较法 在同一块感光板上，摄取标样光谱和试样光谱，将试样
光谱与标样光谱的某元素同一分析线的黑度进行比较，然后 估计试样中该元素中的大致含量。
内标元素和分析线对的选择原则
分析线对应具有相同或相近的激发电位和电离 电位。
内标元素与分析元素应具有相近的沸点，化学 活性及相近的原子量。
内标元素的含量，应不随分析元素的含量变化 而变化。
内标线及分析线自吸要小。
分析线和内标线附近的背景应尽量小。
光谱半定量分析原理、方法、操作技术知识点解说.
光谱半定量分析原理、方法、操作技术知识要点一、光谱半定量分析原理光谱半定量分析是根据元素的特征谱线确定被测元素的存在，然后根据谱线的黑度估计其含量的光谱分析。
与目视比色法相似，测量试样中元素的大致浓度范围。
光谱半定量分析法应用：用于钢材、合金等的分类、矿石品位分级等大批量试样的快速测定。
二、光谱半定量分析方法光谱半定量分析的方法有三种：谱线呈现法；谱线强度比较法；均称线对法等。
其中谱线强度法最常用。
谱线呈现法：试样中某元素含量低时，摄谱后在感光板上仅出现少数几根灵敏线，随着试样中该元素含量的增加，一些次灵敏线与原本较弱的谱线相继出现，于是可以编成一张谱线出现于含量的关系表，根据某一谱线是否出现来估计试样中该元素的大致含量。
谱线强度比较法：测定一系列不同含量的待测元素标准光谱系列，在完全相同条件下(同时摄谱)，测定试样中待测元素光谱，选择灵敏线，比较标准谱图与试样谱图中灵敏线的黑度，确定含量范围。
三、光谱半定量分析操作技术（一）、仪器与试剂1.摄谱仪：WSP-1型平面光栅摄谱仪2.电极：下电极¢3.5×6×0. 5 mm碳电极；上电极：圆锥形碳电极,端面直径2 mm3.相板：天津紫外Ⅱ型光谱相板4.投影仪：8W型光谱投影仪5．显影液：取水（35～45℃）700mL、无水亚硫酸钠26.0g、无水碳酸钠20.0g、米吐尔1.0g、对苯二酚5.0g、溴化钾1.0g，加水至1000mL溶解，摇匀备用。
6．停影液：冰醋酸（98%）15mL加水至1000mL，摇匀备用。
7．定影液：取水（35～45℃）650mL、无水亚硫酸钠15.0g、硼酸7.5g、海波240.0g、冰醋酸（98%）15mL、钾明矾15.0g，加水至1000mL溶解，摇匀备用。
（二）、操作步骤1.摄谱前的准备工作（1）准备电极：在光谱分析实验时一般用纯的碳棒作为辅助电极。
（2）将粉状样品用小勺加入电极的样品孔中，或直接将电极压在试样中，填满碳电极小孔。
光谱半定量分析示意图
1Cr18Ni9Ti材质元素含量铁基线强度对比1Cr18Ni9Ti：Cr：17.00-19.00 Cr6=7 -------Cr6>7Ni：8.00-11.00 1>32>61=4Ti：0.02-0.8 2≥32=4（黄绿色第一区）Cr5 Cr62 53 Cr71647（绿色第一区域）2 Ti3 2 2 1Ti3Ni33W26Ni Ni区V8Cr1Ti2 4 1W3712CrIMoV材质元素含量铁基线强度对比12Cr1MoV：Cr：0.90-1.20 Cr5＜4并Cr6＞3┄┄Cr5≤4或Cr5≥4Mo：0.25-0.35 1≥3 1＞3 1＜4V： 0.15-0.30 1≤1（黄绿色第一区）（黄绿色第二区）Cr 5 Cr 6Mo353Mo44 7 45 32 Cr7 2 1 71 6 3 Sn（紫色区域V1组）（橙色区域Mn2组）Cr4V1V2 323V3Mn10Mn111V4Mn9 4 Mo2V5V621V11V710CrMo910材质元素含量铁基线强度对比10CrMo910：Cr：2.00-2.50 1≥52≤4Mo：0.90-1.20 1=62＜5（黄绿色第一区）（黄绿色第二区）Cr 5 Cr6Mo35 3 Mo44 7 45 32 Cr7 2 1 71 6 3 6 Sn15NiCuMoNb5材质元素含量铁基线强度对比WB36 Ni：1.00-1.30 1≤31隐约出现15NiCuMoNb5Nb：0.015-0.045 1隐约出现2刚出现（蓝色第二区域）Mn82低Ni1Mn1Mn4Mn5Mn7 4 Nb1Nb23 5 Mn2Mn3Mn621 32 1 34图谱中合金元素序号（如：Cr1、Cr5、Cr6）是根据中国电力工业理化检验人员资格考核委员会出版的《光谱分析标准谱图与标志卡》标注为准。
光谱半定量分析
光谱半定量分析光谱半定量分析00在实际工作中，有时只需要知道试样中元素的大致含量，不需要知道其准确含量。
例如钢材与合金的分类、矿产品位的大致估计等等，另外，有时在进行光谱定性分析时，需要同时给出元素的大致含量，在这些情况下，可以采用光谱半定量分析。
所以光谱半定量分析的任务就是给出试样中某元素的大致含量。
光谱半定量分析的方法有三种：谱线呈现法；谱线强度比较法谱；均称线对法等。
其中线强度比较法最为常用。
1．谱线呈现法谱线强度与元素的含量有关。
当元素含量的降低时，其谱线强度逐渐减弱，强度较弱的谱线渐次消失，即光谱线的数目逐渐减少。
因此，可以根据谱现出现的条数及其明亮的程度判断该元素的大致含量。
例如：Pb含量（%）谱线λ(nm)0.001 283.3069清晰可见，261.4178和280.200很弱0.003 283.306、261.4178增强，280.200清晰0.01 上述谱线增强，另增266.317和278.332，但不太明显。
0.1 上述谱线增强，无新谱线出现1.0 上述谱线增强，214.095、244.383、244.62出现，241.77模糊3 上述谱线增强，出现322.05、233.242模糊可见10 上述谱线增强，242.664和239.960模糊可见30 上述谱线增强，311.890和269.750c出现2．谱线强度比较法光谱半定量分析常采用摄谱法中比较黑度法，这个方法须配制一个基体与试样组成近似的被测元素的标准系列（如，1%，0.1%，0.01%，0.001%）。
在相同条件下，在同一块感光板上标准系列与试样并列摄谱，然后在映谱仪上用目视法直接比较试样与标准系列中被测元素分析线的黑度。
黑度若相同，则可做出试样中被测元素的含量与标准样品中某一个被测元素含量近似相等的判断。
例如，分析矿石中的铅，即找出试样中灵敏线283.3 nm，再以标准系列中的铅283.3nm线相比较，如果试样中的铅线的黑度介于0.01% ~ 0.001%之间，并接近于0.01%，则可表示为0.01% ~ 0.001%。
实验一原子发射光谱定性半定量分析
1. 光谱半定量分析
与目视比色法相似；测量试样中元素的大致浓度范围； 应用：用于钢材、合金等的分类、矿石品位分级等大批 量试样的快速测定。 谱线强度比较法：测定一系列不同含量的待测元素标准 光谱系列，在完全相同条件下(同时摄谱)，测定试样中待测 元素光谱，选择灵敏线，比较标准谱图与试样谱图中灵敏线 的黑度，确定含量范围。
7）其余可能干扰的元素，应逐个检查它们的灵敏线，如 某元素的灵敏线光谱中没有，则认为不存在这个元素的干扰。 如在光谱中有其灵敏线，可能是分析元素谱线上叠加干扰元 素的的谱线。在这种情况下，进行下一步骤，以期得出肯定 判断。
8）在该线附近再找出一条干扰元素的谱线（与原干扰强 度相同或稍强一些）进行比较，如该分析元素灵敏线黑度大 于或等于找出的干扰元素谱线的黑度，则可判定分析元素存 在。例：样品中含铁量高时。则锆3438·23A被铁3438·31A （强度10）所重叠，可与铁3437·95A（强度15）的黑度比较， 如锆3438·23A的黑度大于或等于铁3437·95A时可确定锆的存 在，又如钼3170·347A与铁3170·346A重叠时，可用铁 3171·663A的黑度比较，确定钼是否存在。
5、换新的石墨电极。其它条件不变。推光阑至|6|和|7|，在低 电流和高电流下重复对该样品摄谱。
6、暗室操作 在红灯下从暗盒中取出摄好谱的干板，乳剂面向上放入 18~20℃的显影液中，显影2分钟半。定影2分钟。半定影8分钟， 取出用水充分冲洗晾干。
7、识谱（铁光谱比较法）
1）谱片置于映谱仪置片台上
测量各元素特征光谱的波长和强度便可对元 素进行定性和定量分析。
原子发射光谱法的特点
原子发射光谱法灵敏度高，10-3-10-9g； 选择性好；可同时分析儿十种元素； 线性范围宽，约2个数量级，但若采用电感 藕合等离子体光源，则线性范围可扩大至 6-7个数量级； 不足之处：是谱线干扰较严重，对一些非 金属元素还不能测定。
化学表征半定量方法
化学表征半定量方法
化学表征里的半定量方法呀，可有趣啦。
半定量方法呢，就像是在化学世界里做一个大概的“数数”。
比如说，我们想知道一个混合物里各种成分大概占多少，又不需要特别精确的数字的时候，半定量方法就闪亮登场啦。
有一种比较常见的半定量方法是光谱分析。
就像看彩虹一样，不同的物质在光谱里有不同的表现。
通过观察光谱里各种特征峰的强弱，我们就能估摸出成分的相对含量。
这就好比你看一群人穿不同颜色的衣服，通过大概看看哪种颜色占的面积大，就知道这种颜色对应的人大概有多少啦。
比如说在红外光谱里，某个峰很强，那就说明对应的官能团或者物质在这个混合物里可能含量比较多呢。
还有比色法也能做半定量。
想象一下，我们把要检测的东西和一些试剂混合，然后溶液就会变色。
颜色的深浅和物质的含量是有关系的。
就像我们冲果汁，放的果汁粉越多，颜色就越浓。
在化学里，我们可以根据颜色的深浅，对照一个标准比色卡，然后大概判断出物质的含量范围。
这就像是猜谜语一样，根据颜色这个小线索来推测物质含量这个谜底。
另外呢，X射线荧光光谱法也能半定量。
它能检测出元素的种类和大概的含量。
就像是一个超级侦探，能发现隐藏在物质里的元素小坏蛋，还能知道它们大概有多少。
不过这个方法给出的也是一个大概的数值，不是精确到小数点后好几位的那种。
看谱的半定量分析
6.分析合金元素时应由低含量到高含量进行， 以免因为污染电极或干扰而造成误判。
7.看谱分析时应先对谱线范围内旳合金元素 逐一定性再进行半定量分析。
8.考虑预燃时间,因为每种合金元素都有一定 旳“燃烧”特征，所以看谱分析要考虑预 燃时间，因为大多数合金元素必须经过一 定旳燃烧时间谱线强度才稳定，只有这时 进行强度评估时比较可靠
11.光谱色区旳选择 眼睛对5500Å左右旳光谱区域(绿色区) 有最大旳敏捷度，眼睛较敏感旳光谱 区域进行强度评估，其精确度较高。 而对红色和紫色区域，眼睛旳敏捷度 会明显地下降，所以对这些色区中旳 观察鉴定时要尤其注意,工作场地保持 较暗旳光线也是必要旳。
12.进行看谱分析时还要注意表面氧化层 或其他污染物对分析轻易造成旳分析 误差，必要时要将其打磨掉。同步每 测定一种钢材都应更换固定电极（圆 盘电极应更换新旳位置），以预防因 为电极污染而造成份析误差。对轻易 产生成份偏析旳试件、铸件及大致积 试件，均应在一定旳距离内多选几种 分析点进行半定量分析并取平均值， 以确保分析成果尽量精确。
弧焰中边沿部分蒸气原子，一般比弧焰中心原子 处于较低旳能级,因而当辐射经过这段路段时， 将为其本身旳原子所吸收，而使谱线中心强度减 弱，这种现象称为自吸 当元素浓度高时谱线产生严重旳自吸，称为自蚀 伴随原子浓度旳增长，谱线强度逐渐趋于一恒定 （饱和）值，而不再随浓度旳增长而增大
处于高能级原子旳辐射能被处于 低能级旳同类原子所吸收，使谱 线相对强度旳对数与浓度对数间 旳线性关系受到破坏。
11.光谱色区旳选择 对红色和紫色区域，眼睛旳敏捷度会明显 地下降，工作场地保持较暗旳光线也是必 要旳。
原子发射光谱 定量和半定量
原子发射光谱（Atomic Emission Spectrometry，AES）是一种利用物质在热激发或电激发下，每种元素的原子或离子发射特征光谱来判断物质的组成，进行元素的定性与定量分析的方法。
原子发射光谱法具有多元素检测、分析速度快、选择性好、检测限低、准确度高、误差较小、试样消耗少、线性范围大等优点。
然而，它也存在一些局限性，如不能非金属、光谱复杂、价格昂贵等。
在原子发射光谱法中，定量和半定量的分析主要依据以下原理：
1. 定量分析：通过测量待测物质中各元素的发射光谱强度，与标准光谱强度进行比较，从而计算出待测物质中各元素的含量。
常用的定量分析方法有：标准曲线法、标准加入法、内标法等。
2. 半定量分析：通过比较待测物质中某元素的发射光谱与已知浓度的标准物质光谱，对待测物质中该元素的含量进行大致估算。
半定量分析常用的方法有：目视法、比较法等。
在实际应用中，原子发射光谱法可对约70 种元素（包括金属元素及磷、硅、砷、碳、硼等非金属元素）进行分析。
在一般情况下，用于1% 以下含量的组份测定，检出限可达ppm，精密度为10% 左右，线性范围约2 个数量级。
这种方法可有效地用于测量高、中、低含量的元素。
半定量光谱分析法原理
实验样品的选择与处理
实验样品的选择
• 选择具有代表性的样品进行实验 • 样品的浓度和类型要符合实验要求
实验样品的处理
• 对样品进行前处理，如研磨、溶解、过滤等 • 控制样品的温度、压力等实验条件
实验操作步骤与注意事项
实验操作步骤
• 按照实验方案进行操作 • 遵循实验安全规程
实验注意事项
• 避免仪器和设备损坏 • 保证实验数据的准确性和可靠性
工业样品的半定量光谱分析
分析材料的成分、结构和性能
• 优化材料设计和制备工艺
分析工业样品的杂质和缺陷
• 提高产品质量和性能
06
半定量光谱分析法的未来发展趋势
光谱分析技术的创新与进步
发展新型光谱分析技术
• 如激光诱导击穿光谱法、时间分辨光谱法等
提高光谱分析方法的灵敏度和分辨率
• 应用于更多领域的样品分析
半定量分析方法的优化与发展
发展新的半定量分析方法
• 如主成分分析、偏最小二乘回归法等
提高半定量分析方法的准确性和可靠性
• 应用于更多领域的样品分析
半定量光谱分析法的应用前景与挑战
半定量光谱分析法的应用前景
• 应用于环境监测、生物医学、材料科学等领域 • 为科学研究和技术创新提供支持
半定量光谱分析法的挑战
• 峰高法：通过测量光谱峰的高度来估计物质的相对含量 • 面积法：通过测量光谱峰的面积来估计物质的相对含量 • 归一化法：通过将光谱数据归一化到参考物质的光谱数据来估计物质的相对含量
半定量光谱分析法的优缺点
优点
• 非破坏性：分析过程不会破坏样品，适用于珍贵样品的分析 • 高灵敏度：可以检测到微量物质，适用于低浓度样品的分析 • 高通量：可以同时分析多个样品，适用于大量样品的分析 • 高分辨率：可以准确识别物质成分，适用于复杂样品的分析
光谱半定量分析
第十一章原子光谱分析法第一节原子发射光谱法一、分析过程获得样品的原子发射光谱最简便、常用的方法如图11-1所示．将被测样品置于B处，用适当的激发光源激发，样品中的原子就会辐射出特征光，经外光路照明系统L聚焦在入射狭缝S上，再经准直系统O1使之成为平行光，经色散元件P把光源发出的复合光按波长顺序色散成光谱，暗箱物镜系统O2把色散后的各光谱线聚焦在感光板F上，最后把感光板进行暗室处理就得到了样品的特征发射光谱．每一种元素的原子及离子激发以后，都能辐射出一组表征该元素的特征光谱线．其中有一条或数条辐射的强度最强，最容易被检出，所以也常称做最灵敏线(参见第二章第二节)．如果样品中有某些元素存在，那么只要在合适的激发条件下，样品就会辐射出这些元素的特征谱线，在感光板的相应位置上就会出现这些谱线．一般根据元素灵敏线的出现与否就可以确定样品中是否有这些元素存在．这就是光谱定性分析的基本原理．光谱线的强度，反映在感光板上就是谱线的黑度．在一定的条件下，元素的特征谱线的强度或黑度随着元素在样品中的含量或浓度的增大而增强．利用这一性质来测定元素的含量便是光谱半定量分析及定量分析的依据．如果用光电接收装置来代替感光板接收、测量和记录谱线的强度，这种仪器便称为光电光谱仪．目前电子计算机技术已应用到发射光谱分析上．利用一台光电光谱仪可以用多个光电接收装置同时接收一个样品中多种元素的特征光谱线，经过电子计算机处理，可以给出多种元素的谱线强度的信号以及被测元素的含量或浓度．现代光电光谱仪把激发、测量、计算、记录等几个环节连结在一起，分析速度极快．二、谱线强度1．玻尔兹曼分布定律谱线的产生是由于电子从高能级向低能级跃迁的结果，即原子或离子由激发态跃迁到基态或低能态时产生的．在热力学平衡条件下，某元素的原子或离子的激发情况，即分配在各激发态和基态的原子浓度遵守统计热力学中的麦克斯韦-玻尔兹曼(Maxwell-Boltzman)分布定律．玻尔兹曼分布定律表明，处于不同激发态的原子数目的多少，主要与温度和激发能量有关温度越高越容易把原子或离子激发到高能级，处于激发态的数目就越多；而在同一温度下，激发电位越高的元素，激发到高能级的原子或离子数越少；就是对同一种元素而言，激发到不同的高能级所需要的能量也是不同的，能级越高所需能量越大，原子所在的能级越高，其数目就越少．2．谱线强度由于电子处于高能级的原子是不稳定的，它很快要返回到低能级而发射出特征光谱．但由于激发时可以激发到不同的高能级，又可能以不同的方式回到不同的低能级，因而可以发射出许多条不同波长的谱线．图11-2只用几个能级表示了电子在各能级之间跃迁的示意图．电子在不同能级之间的跃迁，只要符合光谱选律就可能发生．而这种跃迁发生可能性的大小称为跃迁几率．设电子在某两个能级之间的跃迁几率为A，这两个能级的能量分别为Ei和E0，发射的谱线频率为v，则一个电子在这两个能级之间跃迁时所放出的能量即这两个能级之间的能量差△E=Ei—E0=hv．因在热力学平衡条件下，共有Ni个原子处在第i激发态，故产生的谱线q强度I为3．影响谱线强度的主要因素由式(11-4)可知，影响谱线强度的主要因素有：(1)激发电位? 由于谱线强度与激发电位成负指数关系，所以激发电位越高，谱线强度就越小．这是因为随着激发电位的增高，处于该激发态的原子数就迅速减少的缘故．因为每一种元素都有不同的激发电位，就是同一种元素产生不同波长辐射时也有不同的激发电位，所以其谱线强度都是不同的．由于激发到第一激发态时的激发电位是该元素中所有激发电位中最小的，所以主共振线通常是该元素所有谱线中最强的谱线．实践证明：激发电位较低的谱线都比较强，而激发电位高的谱线都比较弱，甚至由于激发电位太高，用一般激发光源无法使之激发，而使该谱线不能产生．(2)跃迁几率跃迁几率是指电子在某两个能级之间每秒跃迁的可能性的大小．可以通过实验数据计算出来．对于遵守光谱选律的那些跃迁，一般跃迁几率在106～109s-1之间．跃迁几率是与激发态寿命成反比的，即原子处于激发态的时间越长，跃迁几率就越小，产生的谱线强度就弱．例如产生NaI 330．232 nm谱线的跃迁几率比产生NaI 588．996nm谱线的跃迁几率小约22倍，因而谱线强度也相应弱得多．(3)统计权重谱线强度与激发态和基态的统计权重之比gi/g0名。
光谱半定量全分析
光谱半定量分析:是利用火焰发射光谱分析的原理判定元素的存在与否，然后根据其谱线黑度大致判定该元素或化合物的质量分数的检测方法。
该检测样品元素质量分数如下：
样品中检测结果排列质量分数前15位的元素（化合物）所占比例如图：
质量分数前15位的矿物（化合物）有粘土混合物（TFe2O3、Na2O 、CaO、Al2O3、MgO、K2O）、金属元素锰Mn 、钨W、钛Ti 、锂Li 、钇Y 、稀土元素（铪Hf、钪Sc、铈Ce、铯Sr ）。
以上元素均以各种矿物化合物和氧化物组合的形式赋存于自然界中。
由于光全分析未出示金属元素金（Au）的质量百分比，但在样品中肉眼可见金砂颗粒分布。
此次光全分析只能作为检测元素大致的质量分数，并不能根据数据说明该地区元素化合物（矿物）的含量以及品位。
就目前贵金属和矿石开发市场而言，以上检测出的元素如果经过有效的系统的地质勘查研究以及后期的合理开发，确定
其具备形成工业开发价值的矿产，那么带来的经济效益也是很可观的。
分析可通过浮选法就能选出的矿，按标准品位计算每吨矿的综合价值。
自然科学实验中的半定量与定性分析技巧与方法
自然科学实验中的半定量与定性分析技巧与方法自然科学实验是科学研究的重要手段之一，通过实验可以验证理论、探索未知、解决问题。
在实验过程中，对实验结果进行分析是不可或缺的一步。
而在分析实验结果时，半定量和定性分析技巧与方法的应用显得尤为重要。
半定量分析是指通过对实验结果进行定量测量，但结果的精确性和准确性有一定的限制。
在自然科学实验中，半定量分析技巧与方法的应用广泛而重要。
例如，在化学实验中，我们常常使用滴定法来确定溶液中某种物质的浓度。
滴定法通过向待测溶液中加入一种已知浓度的试剂，通过观察试剂的滴定终点来确定待测溶液中物质的浓度。
这种方法虽然不具备绝对的精确性，但在实际应用中具有较高的可靠性。
另一个常用的半定量分析技巧是光谱分析。
光谱分析通过测量物质对光的吸收、发射或散射来确定物质的特性。
例如，在生物学实验中，我们可以使用紫外-可见光谱来确定溶液中某种物质的浓度。
通过测量溶液对特定波长光的吸收强度，可以根据光谱分析的原理计算出物质的浓度。
这种方法在生化实验中广泛应用，具有较高的准确性和可重复性。
与半定量分析相对应的是定性分析。
定性分析是指通过观察和判断来确定物质的性质、组成或存在与否，而不涉及具体的数值。
定性分析在自然科学实验中同样具有重要的地位。
例如，在地质学实验中，我们常常使用显微镜来观察和分析岩石的组成和结构。
通过观察岩石的颗粒大小、形状和颜色等特征，可以判断岩石的成因和演化历史。
这种定性分析方法在地质学研究中起到了至关重要的作用。
除了显微镜观察之外，还有其他定性分析技巧和方法。
例如，在生物学实验中，我们可以通过观察生物体的形态、结构和行为来判断其物种、生态习性和遗传特征。
这种观察和判断的过程并不涉及具体的数值，但对于生物学研究和分类具有重要的意义。
综上所述，半定量和定性分析技巧与方法在自然科学实验中具有重要的地位和作用。
半定量分析通过定量测量来获得实验结果，为科学研究提供了重要的数据支持；定性分析通过观察和判断来确定物质的性质和特征，为科学研究提供了重要的信息。
半定量分析
5
原子发射光谱法的应用
原子发射光谱分析法的特点
(1)可对多元素同时检测 各元素同时发射各自的特征光谱 (2)灵敏度高 10～0.1gg-1(一般光源)；ngg-1(ICP） (3)选择性高 各元素具有不同的特征光谱； (4)准确度较高 5%～10% (一般光源）； <1% (ICP) ； (5)样品量少、范围广 试样不需处理，1-2min内同时对几 十种元素进行定量分析(光电直读仪)； 缺点：1.非金属元素不能检测或灵敏度低。
谱线强度
谱线强度与下列五种因素有关： １、激发电位与电离电位: 谱线强度与激发电位呈负指数关系，激 发电位越，高谱线强度愈弱。 ２、跃迁概率： 谱线强度与跃迁几率呈正比。 ３、统计权重 ： 谱线强度与统计权重成正比 ４、基态原子数： 谱线强度与单位体积内基态原子数（与试样中 的元素浓度有关）成正比 5、激发温度： 激发温度升高，谱线强度增加，但又是基态原子 数目减少，可见有两方面的影响。因此，要获得最强谱线，应选择 最佳激发温度。
电感耦合等离子体焰炬（ICP）
(1)温度高，惰性气氛，原子化条件好，有利于难熔化合物 的分解和元素激发，有很高的灵敏度和稳定性；
(2)“趋肤效应”，涡电流在外表面处密度大，使表面温度 高，轴心温度低，中心通道进样对等离子的稳定性影响小。也 有效消除自吸现象，线性范围宽（4～5个数量级）；
(3) ICP中电子密度大，碱金属电离造成的影响小； (4) Ar气体产生的背景干扰小； (5) 无电极放电，无电极污染； ICP焰炬外型像火焰，但不是化学燃烧火焰，是气体放电； 缺点：仪器昂贵，操作费用高。
光谱定性及定量分析
定性分析
每一种元素的原子都有它的特征光谱， 根据原子光 谱中的元素特征谱线就可以确定试样中是否存在被检元 素。通常将元素特征光谱中强度较大的谱线称为元素的 灵敏线。
光谱半定量与定量分析
5.3.1.1 谱线黑度比较法
举例：分析黄铜中的铅含量。P99
特点：简便易行，其准确度取决于被测样品与标准样品基 体组成的相似程度以及标准样品中欲测元素含量间隔的大小。
5.3.1.2 谱线呈现法
原理：利用某元素出现谱线数目的多少来估计元素含量。
当试样中某元素含量较低时，仅出现少数灵敏线，随着该元 素含量的增加，谱线的强度逐渐增强，而且谱线的数目也相 应增多，一些次灵敏线与较弱的谱线将相继出现。
lgI
lgc
lg I = b lg c + lg a a值受试样组成、形态及放电条件等的影响，在实验中很难
保持为常数，故通常不采用谱线的绝对强度来进行光谱定 量分析，而是采用“内标法”。
lgI
lgC
2.内标法
内标法是由格拉赫（Gelach）于1925年首 先提出来的，是光谱定量分析发展的一个重要 成就。
其中：
a
a1
a2 c2 b2
c1 c
在内标元素含量 c2 和实验条件一致时，a为定值，对上式取对数可
得：
lg R lg I1 b lg c lg a I2
此式即为内标法光谱定量分析的基本关系式。 对摄谱法，一般用感光板记录的谱线黑度S来反映谱线强度I，二者 有如下关系：
S
S1 S2
lg
自吸现象可用朗伯-比尔定律表示：
I=I0e-adc
I: 射出弧层后的谱线强度； I0:弧焰中心发射的谱线强度； a：吸收系数； d：弧层厚度； c：吸光原子浓度
I0越大，自吸系数越大，自吸越严重；d越厚，c越大，自 吸越严重。
自蚀：严重的自吸会使谱线从中央一分为二，即自 蚀。
产生自蚀的原因： 发射线的宽度>吸收线的宽度，谱线中心的吸收程 度>边缘部分
仪器分析：4.6 光谱半定量分析
stop
4.6.3 哈维法
若选择IL+B/IB=1.5,即IL/IB=0.5作为觉 察极限,因此，在觉察极限浓度C0时，则
C=2C0(IL+B-1)
stop
在激发条件一定和谱线自吸可以忽略的条 件下，谱线强度与其临近背景强度之比，与试 样中被测元素的浓度成正比。
C K I L K ( I L I B ) K ( I LB 1)
IB
IB
IB
K为比例常数，IL+B为谱线加上背景的强度。
stop
若指定每条谱线邻近的背景为1，则:
C=k(IL+B-1)
4.6 光谱半定量分析
4.6.1谱线黑度比较法
将试样与已知不同含量的标准样品 在一定条件下摄谱于同一感光板上，然 后在映谱仪上，用目视法直接比较被测 试样与标准样品光谱图中分析线的黑度， 若黑度相等，则表明被测试样中待测元 素的含量近似等于该标准样品中待测元 素的含量。该法的准确度取决于被测试 样与标准样品组成的近似程度及标准样 品中待测元素含量间隔的大小。
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看谱半定量分析
一.光谱定量分析
光谱定量分析:根据被测试样光谱中欲测元 素的谱线强度来确定该元素在被测试样中 的浓度 依据：分析元素谱线强度与该元素含量之 间存在的比例关系
看谱半定量分析
罗马金公式——当激发条件固定时，被分析 元素谱线的强度与其含量成一函数关系，这 一函数关系可以用经验公式进一步表达：
看谱半定量分析
看谱分析中，无法依据谱线的绝对强 度来测定试样中某元素的含量，只能 采用谱线的相对强度来确定元素的含 量。即将分析元素的谱线和内标元素 的谱线组成“分析线对”用两条谱线进行 强度的相互比较
看谱半定量分析
一条为被分析元素的谱线，称为 分析线,可用于定性、半定量分 析；另一条为基体元素的谱线， 用于比较的谱线，称为比较线， 半定量时用。
⑥同一试样需要两个或两个以上的标志进行观测 然后平均求取含量。 ⑦选择好激发电流大小，电极极距以及预然时间 是相当重要的。 ⑧全面考虑被测试样的组成，试样组成的变化对 谱线强度的改变有时相当显著。
看谱半定量分析
六.第三元素的影响 在选择分析标志过程和实际看谱分析 中，时常会遇到分析同一种元素时， 由于试样成分的改变，该元素的谱线 强度随之不同，甚至比较线的强度也 有了改变。
看谱半定量分析
•自吸和自蚀不仅使谱线中心 强度下降，而且使谱线变宽。
• 自吸和自蚀的产生均与原子浓 度相关，样品的蒸发速度愈快， 原子在光源蒸气云中浓度愈大， 分布愈宽，自吸与自蚀愈明显。
看谱半定量分析
1.直流电弧的电极温度最高，样品的蒸发 速度最快，故自吸与自蚀最严重，其次 是交流电弧，再次是火花。
结论：看谱半定量分析只适合于低浓度， 此时误差较小。
看谱半定量分析
二.内标法或均称线对法
对罗马金公式取对数 lgI=blgc+lga
谱线强度的对数与元素浓度的对数成正比。 谱线强度受多种因素的影响，很难完全稳定, 以谱线的绝对强度进行定量分析误差极大
看谱半定量分析
内标法或均称线对法 利用分析线和比较线谱线强度比对元素含量来进行 光谱定量分析，这种比较方法在光谱分析中被称之 为内标法或均称线对法。所选用的比较线称为内标 线，基体元素谱线的强度在一定的激发条件下可看 作是固定不变的，所以可以选择各种强度不等的基 体线作为比较线（内标线）使用，把被分析元素的 谱线作为分析线。
看谱半定量分析
处于高能级原子的辐射能被处于 低能级的同类原子所吸收，使谱 线相对强度的对数与浓度对数间 的线性关系受到破坏。
看谱半定量分析
看谱半定量分析
①当元素浓度较高时，谱线产生自吸， 谱线轮廓的中心没有明显的峰值。
②当元素浓度高时，谱线产生严重的自 吸，称为自蚀。
③当元素浓度更高时，严重的自蚀，谱 线轮廓的中心的极小值可以接近背景， 使一条谱线分裂为相邻边缘清晰而另 侧模糊的两条谱线。
三.谱线的自吸与自蚀 弧焰中边缘部分蒸气原子，一般比弧焰中心原子 处于较低的能级,因而当辐射通过这段路段时， 将为其自身的原子所吸收，而使谱线中心强度减 弱，这种现象称为自吸 当元素浓度高时谱线产生严重的自吸，称为自蚀 随着原子浓度的增加，谱线强度逐渐趋于一恒定 （饱和）值，而不再随浓度的增加而增大
看谱半定量分析
‘分析标志’也称‘分光标志’,它是目视测定含量的 主要依据,根据分析标志可以查出某一元素的分析线 与比较线的某一相对强度,确定某元素含量是多少.
Cr% 0.3 0.65 1.0～1.1 1. 9～2.0 2.5～3.0
强度评定
Cr5 =71 Cr6 =71 Cr5 =72 Cr5 =73 Cr5＞73; Cr6 =72
I=acb
I—谱线强度（亮度）
I
a —与分析条件有关 的
常数。
a
B
b—
量（浓度）
0
c
看谱半定量分析
罗马金公式的物理含义： ①当试样元素浓度低时，b≈1（直线OA）I=ac， 元素浓度与谱线强度成正比(没有自吸) ②0＜b＜1，I=acb（曲线AB）有自吸 ③b=0，I=ac0=a（自吸严重）
式取对数,则得： lgR=blgC+ lgA
是内标法光谱定量分析的基本关系式 相对强度的评定结果理论上已与光谱的激发条件无关。
看谱半定量分析
表明: ‘分析线对’相对强度的对数与待测元素在
试样中的含量的对数成线性关系，因 此可以通过对‘分析线对’相对强度的测 定，实现对待测元素含量的定量分析。
看谱半定量分析
看谱半定量分析
内标法的原理如下:
设待测元素在试样中的含量为C,其所采用的谱线(分 析线)的强度 I ；采用的比较谱线(比较线或称内标线)
的强度为I0, ；,对于金属或合金，通常以其基体元素
为内标，由此得出分析线与内标线的相对强度R:
R=I/I0 = aCb/I0 = Acb 式中A =a/I0, 在内标元素含量和实验条件一定时， A为常数
看谱半定量分析
四.谱线强度评定的常用符号
符 号
≫
＞
≯
≥＝
≤
≮
＜≪
表 大 大于 比 大 等 小 比 小 小
示大
较于于 于 较 于 小
意于
大等
等小
于
义
于于
于于
看谱半定量分析
五.分析标志
Cr5—5345. 77Å Cr6—5348.30Å
Fe71—5353.33Å Fe72—5339.93Å Fe73—5341.02Å
看谱半定量分析
分析标志的选择应注意以下几点: ①分析线，比较线最好选择在眼睛灵敏度较高的 区域，尽量不要选择在两种颜色的交界处。谱线 有足够的亮度，且稳定性好; ②分析线和比较线之间相距不能太远,致少应在同 一视场中 ,相距要近. ③分析线与比较线均称性要好（激发电位，电离 电位接近） ④要注意第三元素的影响,最好本牌号标志观测本 牌号的试样。 ⑤在分析时，使用的标志灵敏度和准确度要高， 要求分析线、比看较谱半线定有量分明析显的变化。
2.自吸与自蚀多出现在共振线 3.弧层越厚，直流电弧弧层较厚，自吸现
象最严重。
看谱半定量分析
定量分析时应注意： 定量分析适合于低浓度，此时误差较小。 无自吸的谱线可做分析线。
看谱半定量分析
四.看谱半定量分析 看谱分析方法既通过“目视”可以从元素的特征 谱线识别该元素的有无，又可以用分析线和 比较线（基体线）进行谱线强度的相对比较， 来迅速确定给出试样中待测元素的大致含量。