光谱定性定量分析
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、 光谱定性分析
定性依据：元素不同→电子结构不同→光谱不同→特征光谱
元素的原子结构不同时，产生不同的光谱，也就是说，通过
谱线存在否，确某元素可否存在。 1.元素的分析线、最后线、灵敏线
分析线：复杂元素的谱线可能多至数千条，只选择其中几条
特征谱线检验，称其为分析线； 最后线：浓度逐渐减小，谱线强度减小，最后消失的谱线； 灵敏线：最易激发的能级所产生的谱线，每种元素都有一条 或几条谱线最强的线，即灵敏线。最后线也是最灵敏线；
例如,铅的光谱
Pb % 0.001 0.003
0.01 0.03 0.10
谱线特征 2833.069 清晰可见 2614.178和2802.00弱 2833.069 清晰可见 2614.178增强2802.00变清晰
上述谱线增强,2663.17和2873.32出现 上述谱线都增强 上述谱线更增强,没有出现新谱线
个点以上，每个点取三次平均值)，再由试样分析线对的黑度 差,在标准曲线上求得未知试样lgc 。该法即三标准试样法。
c.标准加入法
无合适内标物时，采用该法。 取若干份体积相同的试液（cX），依次按比例加入不同量的 待测物的标准溶液（cO），浓度依次为： cX ， cX +cO ， cX +2cO ， cX +3cO ， cX +4 cO …… 在相同条件下测定：RX，R1，R2，R3，R4……。 以R对浓度c做图得一直线，图中cX点即待测溶液浓度。 R=Acb b=1时，R=A(cx+ci ) R=0时， cx = – ci
（3）摄谱过程
摄谱顺序：碳电极(空白)、铁谱、试样； 分段暴光法：先在小电流(5A) 激发光源摄取易挥发元素
光谱调节光阑，改变暴光位置后，加大电流(10A)，再次暴光
摄取难挥发元素光谱；
采用哈特曼光阑，可多
次暴光而不影响谱线相对位 置，便于对比。
二、 光谱定量分析
1. 光谱半定量分析
Ⅰ谱线黑度比较法
择内标物的一条谱线(强度I0)，组成分析线对。则：
I a cb
b0 I 0 a0 c0
相对强度R：
I a cb b R A c b0 I 0 a0 c0 lg R b lg c lg A
A为其他三项合并后的常数项，内标法定量的基本关系式。
内标元素与分析线对的选择：
将试样与已知不同含量的标准样品在一定条件下摄谱于 同一光谱感光极上，用目视法直接比较被测试样与标样分析 线黑度。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
Ⅱ显线法
元素含量低时，仅出现少数灵敏线，随元素含量增加， 谱线随之出现。可编成一张谱线出现与含量关系表，依此估 计试样中该元素的大致含量。 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。
b. 电极
电极材料：采用光谱纯的碳或石墨，特殊情况采用铜电极； 电极尺寸：直径约6mm，长3～4 mm；
试样槽尺寸：直径约3～4 mm，
深3～6 mm；
试样量：10 ～20mg ；
放电时，碳+氮产生氰 (CN)， 氰分子在358.4～ 421.6 nm产生带
状光谱，干扰其他元素出现在该区
域的光谱线，需要该区域时，可采 用铜电极，但灵敏度低。
以lgR 对应lgc 作图，绘制标准曲线，在相同条件下，测定
试样中待测元素的lgR，在标准曲线上求得未知试样lgc； b. 摄谱法中的标准曲线法 S = lgR = blgc + lgA 在完全相同的条件下，将标准样品与试样在同一感光板上
摄谱，由标准试样分析线对的黑度差(S )对lgc作标准曲线(三
发射光谱分析的基本关系式，称为塞伯-罗马金公式（经
验式）。自吸常数 b 随浓度c增加而减小，当浓度很小，自 吸消失时，b=1。
(2) 内标法基本关系式
影响谱线强度因素较多，直接测定谱线绝对强度计算难以 获得准确结果，实际工作多采用内标法（相对强度法）。
在被测元素的光谱中选择一条作为分析线(强度I)，再选
a. 内标元素可以选择基体元素，或另外加入，含量固定； b. 内标元素与待测元素具有相近的蒸发特性； c. 分析线对应匹配，同为原子线或离子线，且激发电位相近(
谱线靠近)，“匀称线对”；
d. 强度相差不大，无相邻谱线干扰，无自吸或自吸小。
(3) 定量分析方法
a. 内标标准曲线法 由 lgR = blgc +lgA
三、原子发射光谱分析法的应用
原子发射光谱分析在鉴定金属元素方面（定性分析）具
谱片在映谱器(放大器)上对齐、放大20倍，检查待测元素的
分析线是否存在，并与标准谱图对比确定。可同时进行多元 素测定。
3. 定性分析实验操作技术
(1) 试样处理 a. 金属或合金可以试样本身作为电极，当试样量很少
时，将试样粉碎后放在电极的试样槽内；
b. 固体试样研磨成均匀的粉末后放在电极的试样槽内； c. 糊状试样先蒸干，残渣研磨成均匀的粉末后放在电极 的试样槽内。液体试样可采用ICP-AES直接进行分析。 (2) 实验条件选择 a. 光谱仪 在定性分析中通常选择灵敏度高的直流电弧；狭缝宽度5 ～7m；分析稀土元素时，由于其谱线复杂，要选择色散率较 高的大型摄谱仪。
0.30
2393.8, 2577.26 出现
2. 光谱定量分析
(1) 发射光谱定量分析的基本关系式
在条件一定时，谱线强度I 与待测元素含量c关系为： I=ac a为常数( 与蒸发、激发过程等有关 ) ，考虑到发射光谱中
存在着自吸现象，需要引入自吸常数 b ，则： I a cb
lg I b lg c lg a
共振线：由第一激发态回到基态所产生的谱线；通常也是最
灵敏线、最后线；
2. 定性方法
1、标准试样光谱比较法 用标准样品摄像谱图与样品谱图比较，哪元素谱线出现，这种元素就存在。 2、铁谱比较法 将标准铁谱与样品谱图逐一对照，哪种元素谱线位置出现可见到谱线， 该元素就存在。
为什么选铁谱？ （1）谱线多：在210～660nm范围内有数千条谱线； （2）谱线间距离分配均匀：容易对比，适用面广； （3）定位准确：已准确测量了铁谱每一条谱线的波长。 标准谱图：将其他元素的分析线标记在铁谱上，铁谱起 到标尺的作用。 谱线检查：将试样与纯铁在完全相同条件下摄谱，将两
定性依据：元素不同→电子结构不同→光谱不同→特征光谱
元素的原子结构不同时，产生不同的光谱，也就是说，通过
谱线存在否，确某元素可否存在。 1.元素的分析线、最后线、灵敏线
分析线：复杂元素的谱线可能多至数千条，只选择其中几条
特征谱线检验，称其为分析线； 最后线：浓度逐渐减小，谱线强度减小，最后消失的谱线； 灵敏线：最易激发的能级所产生的谱线，每种元素都有一条 或几条谱线最强的线，即灵敏线。最后线也是最灵敏线；
例如,铅的光谱
Pb % 0.001 0.003
0.01 0.03 0.10
谱线特征 2833.069 清晰可见 2614.178和2802.00弱 2833.069 清晰可见 2614.178增强2802.00变清晰
上述谱线增强,2663.17和2873.32出现 上述谱线都增强 上述谱线更增强,没有出现新谱线
个点以上，每个点取三次平均值)，再由试样分析线对的黑度 差,在标准曲线上求得未知试样lgc 。该法即三标准试样法。
c.标准加入法
无合适内标物时，采用该法。 取若干份体积相同的试液（cX），依次按比例加入不同量的 待测物的标准溶液（cO），浓度依次为： cX ， cX +cO ， cX +2cO ， cX +3cO ， cX +4 cO …… 在相同条件下测定：RX，R1，R2，R3，R4……。 以R对浓度c做图得一直线，图中cX点即待测溶液浓度。 R=Acb b=1时，R=A(cx+ci ) R=0时， cx = – ci
（3）摄谱过程
摄谱顺序：碳电极(空白)、铁谱、试样； 分段暴光法：先在小电流(5A) 激发光源摄取易挥发元素
光谱调节光阑，改变暴光位置后，加大电流(10A)，再次暴光
摄取难挥发元素光谱；
采用哈特曼光阑，可多
次暴光而不影响谱线相对位 置，便于对比。
二、 光谱定量分析
1. 光谱半定量分析
Ⅰ谱线黑度比较法
择内标物的一条谱线(强度I0)，组成分析线对。则：
I a cb
b0 I 0 a0 c0
相对强度R：
I a cb b R A c b0 I 0 a0 c0 lg R b lg c lg A
A为其他三项合并后的常数项，内标法定量的基本关系式。
内标元素与分析线对的选择：
将试样与已知不同含量的标准样品在一定条件下摄谱于 同一光谱感光极上，用目视法直接比较被测试样与标样分析 线黑度。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
Ⅱ显线法
元素含量低时，仅出现少数灵敏线，随元素含量增加， 谱线随之出现。可编成一张谱线出现与含量关系表，依此估 计试样中该元素的大致含量。 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。
b. 电极
电极材料：采用光谱纯的碳或石墨，特殊情况采用铜电极； 电极尺寸：直径约6mm，长3～4 mm；
试样槽尺寸：直径约3～4 mm，
深3～6 mm；
试样量：10 ～20mg ；
放电时，碳+氮产生氰 (CN)， 氰分子在358.4～ 421.6 nm产生带
状光谱，干扰其他元素出现在该区
域的光谱线，需要该区域时，可采 用铜电极，但灵敏度低。
以lgR 对应lgc 作图，绘制标准曲线，在相同条件下，测定
试样中待测元素的lgR，在标准曲线上求得未知试样lgc； b. 摄谱法中的标准曲线法 S = lgR = blgc + lgA 在完全相同的条件下，将标准样品与试样在同一感光板上
摄谱，由标准试样分析线对的黑度差(S )对lgc作标准曲线(三
发射光谱分析的基本关系式，称为塞伯-罗马金公式（经
验式）。自吸常数 b 随浓度c增加而减小，当浓度很小，自 吸消失时，b=1。
(2) 内标法基本关系式
影响谱线强度因素较多，直接测定谱线绝对强度计算难以 获得准确结果，实际工作多采用内标法（相对强度法）。
在被测元素的光谱中选择一条作为分析线(强度I)，再选
a. 内标元素可以选择基体元素，或另外加入，含量固定； b. 内标元素与待测元素具有相近的蒸发特性； c. 分析线对应匹配，同为原子线或离子线，且激发电位相近(
谱线靠近)，“匀称线对”；
d. 强度相差不大，无相邻谱线干扰，无自吸或自吸小。
(3) 定量分析方法
a. 内标标准曲线法 由 lgR = blgc +lgA
三、原子发射光谱分析法的应用
原子发射光谱分析在鉴定金属元素方面（定性分析）具
谱片在映谱器(放大器)上对齐、放大20倍，检查待测元素的
分析线是否存在，并与标准谱图对比确定。可同时进行多元 素测定。
3. 定性分析实验操作技术
(1) 试样处理 a. 金属或合金可以试样本身作为电极，当试样量很少
时，将试样粉碎后放在电极的试样槽内；
b. 固体试样研磨成均匀的粉末后放在电极的试样槽内； c. 糊状试样先蒸干，残渣研磨成均匀的粉末后放在电极 的试样槽内。液体试样可采用ICP-AES直接进行分析。 (2) 实验条件选择 a. 光谱仪 在定性分析中通常选择灵敏度高的直流电弧；狭缝宽度5 ～7m；分析稀土元素时，由于其谱线复杂，要选择色散率较 高的大型摄谱仪。
0.30
2393.8, 2577.26 出现
2. 光谱定量分析
(1) 发射光谱定量分析的基本关系式
在条件一定时，谱线强度I 与待测元素含量c关系为： I=ac a为常数( 与蒸发、激发过程等有关 ) ，考虑到发射光谱中
存在着自吸现象，需要引入自吸常数 b ，则： I a cb
lg I b lg c lg a
共振线：由第一激发态回到基态所产生的谱线；通常也是最
灵敏线、最后线；
2. 定性方法
1、标准试样光谱比较法 用标准样品摄像谱图与样品谱图比较，哪元素谱线出现，这种元素就存在。 2、铁谱比较法 将标准铁谱与样品谱图逐一对照，哪种元素谱线位置出现可见到谱线， 该元素就存在。
为什么选铁谱？ （1）谱线多：在210～660nm范围内有数千条谱线； （2）谱线间距离分配均匀：容易对比，适用面广； （3）定位准确：已准确测量了铁谱每一条谱线的波长。 标准谱图：将其他元素的分析线标记在铁谱上，铁谱起 到标尺的作用。 谱线检查：将试样与纯铁在完全相同条件下摄谱，将两