【华南理工考研 有机化学】仪分实验-实验 13- -原子发射光谱法

hC
n
j 1 i 1
E ji
j 1 i 1
原子的核外电子能级不同时，跃迁产生不同波长的光谱线， 通过检测特征光谱线存在否，确证某元素可否存在。
一般利用2~3根原子线、离子线的第一共振线、最灵敏线、 最后线、分析线进行定性分析。
光谱定性分析的相对灵敏度
元
素
C、Se
As、Ge、Ir、Os、Sm、Te、Th、U、W
(寿命小于10-8s)
hi
E0
1. 激发电位 2. 共振线、第一共振线 3. 最灵敏线、最后线、分析线
4.原子线(Ⅰ)：M* M (I); 离子线(Ⅱ,Ⅲ) ：M* + M + (Ⅱ) M*2+ M2+ (Ⅲ)
能级图
把原子中所可能存在的 光谱项--能级及能级跃迁用 平面图解的形式表示出来, 称为能级图。
O
O
+ 2Ag+2HBr
NCH3
Na3Ag(S2O3)2 Na5Ag3(S2O3)4
⑶ 感光板乳剂特性曲线
A．曝光量(H) 与照度(E)的关系
B. 黑度(S)
t
H S
0 Edt
log
Edt i0
i
i0 未曝光部分的透光强度
i 曝光部分的透光强度
C．黑度(S)与曝光量(H) 的关系
黑度(S)与曝光量(H) 的关系 难以用一般的数学公式描述。
考虑到自吸作用的影响时：
Ii =[ A] C b
第二部分 原子发射光谱仪
一、原子发射光谱法的分析过程
激发源(光源 )
单色器
检测器
数据处理与显示
二、 激发源(光源)
A. 低压交流电弧
10KV 4000~7000K
高频高压引火线路
2.5~3KV A 低频低压燃弧线路
220V 50Hz
电极放电较稳定 特点与应用 适用于矿物、低含量金属的测定、只能测定固体粉末。
Au、B、Bi、Co、Dy、Er、Eu、Hg、Gd、Ho、La、 Mn、Mo、Nb、 P、Pb、Pr、Pt、Rb、Rn、Ru、S、 Sb、Sn、Si、Ta、Tb、Ti、Tl、V、Zn、Zr
Al、Cd、Cr、Cs、F、Fe、Ga、Ge、In、Mg、Ni、 Pb、Sc、Y、Yb
Ag、Be、Cu、Ba、Sr、Ca
真空紫外直读光谱仪：170~340nm 氦气、氮气保护 测定C、S、P etc
非真空直读光谱仪：200~900nm
❖ 扫描型直读光谱仪
C：全谱直读ICP-OES光谱仪
波长
O
A
转动光栅扫描
、 五 AES的定性定量分析方法
1.定性分析的基本原理(摄谱法、光电法)
n
i
hC
n
i 1
Ei
i 1
m
n
ji m
厦门大学精品课程 仪器分析(含实验)
《仪器分析实验》
实验13 原子发射光谱法
Atomic Emission Spectroscopy
For Short：AES
第一部分 基本原理
一. 原子发射光谱的产生
E3 电能、热能、
光能等激发气态 E2 基态原子、离子
的核外电子受激 跃迁至高能态。
E1
气态、激发态原子、离子的 核外电子，迅速回到低能态时以 光辐射的形式释放能量。原子发 射光谱
S log H log Hi
log H i
感光板γ：0.4~1.8
定量分析:采用γ较高的感光板---紫外 型感光板。
定性分析:采用Hi较小即灵敏度较高的 感光板---紫外型感光板。
i
i0
雾翳
γ =S/ log H
感光板的反衬 度(对比度)
γ
Hi---为感光板的惰延量
B. 光电直读光谱仪的类型
C. 谱线的强度级（1~10级）
等级 1 2 3 4 5 6 7
8
含量 10 10~3 3~1 1~ 0.3~0. 0.1~0. 0.03~0. 0.01~
%
0.3 1 03 01 0.003
9
10
0.003~ 0.001
0.001
谱线消失法：随元素含量减少，低级谱线消失
以证实试样中含有该元素。
❖ 否则不含有该元素。
B.标准铁光谱图比较法 标准铁光谱图（一级）
Cr 5
12.3
❖ 2300~3500埃/15张，80埃/张。 ❖ 以铁光谱作为波长标尺。 ❖ 标有68种元素的480多条特征谱线。
Li
5
47.3
❖ 上标：谱线的强度级（1~10级）。 ❖ 下标：原子线(Ⅰ)与离子线(Ⅱ→ +、 Ⅲ→ 2+、Ⅳ→ 3+ )。 ❖ 底标：波长十位后尾数，12.3→2712.3埃、47.3→ 2747Байду номын сангаас3埃。
B. 电感耦合等离子体 ICP（Inductively coupled plasma）
三、 单色器(摄谱仪)
A. 平面光栅摄谱仪的色散系统
平面光栅衍射的线色散率、分辨率、聚光本领
四、 检测器
A. 摄谱法 ⑴ 摄谱步骤 ⑵ 感光板
❖安装感光板在摄谱仪的焦面上 ❖激发试样，产生光谱而感光 ❖显影，定影，制成谱板 ❖特征波长，定性分析 ❖特征波长下的谱线强度，定量分析
T
—温度K
Ai —蒸发出的原子数 K —蒸发速率常数
—逸出速率常数
C —试样中浓度
—电离度
当以上的影响因素恒定时：
Ii =[ A] C
2. 谱线的自吸与自蚀
A. 自吸
I = I0e-ad
I0 为弧焰中心发射的谱线 强度;
a 为吸收系数; B. 自d蚀为弧层厚度
在谱线上，常用r表示自吸，R表示自蚀。在共振线上，自吸严 重时谱线变宽， 称为共振变宽。
Na (1s)2(2s)2(2p)6(3s)1
二.原子发射谱线强度与试样中元素浓度的关系
Ei
1. 谱线强度及其影响因素
谱线强度的基本公式:
Ii =[ gi/g0 e-Ei/kTAihυi (1-)k/ ] C E0
gi 、g0—激发态和基态的统计权重
Ei —激发电位 K — Boltzmann常数
Cs、K、Li、Na、Rb
相对灵敏度(%) 1~10-1
10-1~ 10-2 10-2~ 10-3
10-3~ 10-4
10-4~ 10-5 10-5~ 10-6
2.定性分析的方法(摄谱法)
A．标准样品与试样光谱比较法
❖ 用标准样品与试样在相同的条件下摄谱。 ❖ 比较标准样品与试样所出现的特征谱线。 ❖ 若试样光谱中出现标准样品所含元素的2~3条特征谱线，就可
玻璃板为支持体，涂抹感光乳剂(AgBr+明胶+增感剂)
感光：
显影： 对苯二酚
（海德洛）
2AgX+2hυ→
OH
Ag(O形成潜影中心)+X2
+2AgBr
+ Ag + 2MBr
OH
对甲氨基苯酚 HO （米吐尔）
+2AgBr NHCH3
定影： AgBr +Na2S2O3 → NaAgS2O3 硫代硫酸钠（海波）