原子光谱.ppt
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原子吸收光谱分析_图文_图文
②火焰温度越高，产生的激发态原 子越多；
③火焰温度取决于燃气与助燃气类 型及比例。 常用火焰包括：空气－乙炔(2300℃)、
氧化亚氮－乙炔(3000 ℃) 等。
火焰类型：
化学计量火焰：
温度高，干扰少，稳定，背景低，常用。
富燃火焰：
还原性火焰，燃烧不完全．适于 测定较易形成难熔氧化物的元素Mo 、Cr 、稀土等。
自然宽度
(2) 谱线变宽
无外界影响下谱线具有的宽度。
多普勒变宽(热变宽)Δ D
由原子热运动导致。 多普勒效应：一个运动着的原子发出的光，如果运动方向 离开观察者(接受器)，则其频率较静止原子所发的频率低； 反之，则高。
因此，多普勒变宽与元素原子质量、温度和谱线频率有关。
谱线频率越大、原子质量越小、温度越高，Δ D越大。
8.4 定量分析方法
1. 标准曲线法
配制一系列不同浓度的标准试样，由低到高依次分析， 将获得的吸光度A数据对应于浓度c作标准曲线：
A = lg(I0/I) = kcL 在相同条件下测定试样的吸光度A数据，在标准曲线上查出 对应的浓度值。
注意在高浓度时，标准曲线易 发生弯曲。向浓度轴弯曲(负偏离 )由自吸、压力变宽等影响所致； 光谱干扰(背景干扰)引起正偏离
A = logI0/It = log 1/T = kbc
A为吸光度； k是吸收系数，与入射光波长、物质的性质和溶液 的温度等因素有关；
It/I0称为透光率，用T表示。
朗伯-比耳定律的适用条件：入射光为单色光。
原子吸收与分子吸收
KMnO4溶液的吸收曲线 分子吸收光谱--带状光谱
原子结构较分子结构简单，理 论上应产生线状光谱吸收线。
2. 标准加入法
③火焰温度取决于燃气与助燃气类 型及比例。 常用火焰包括：空气－乙炔(2300℃)、
氧化亚氮－乙炔(3000 ℃) 等。
火焰类型：
化学计量火焰：
温度高，干扰少，稳定，背景低，常用。
富燃火焰：
还原性火焰，燃烧不完全．适于 测定较易形成难熔氧化物的元素Mo 、Cr 、稀土等。
自然宽度
(2) 谱线变宽
无外界影响下谱线具有的宽度。
多普勒变宽(热变宽)Δ D
由原子热运动导致。 多普勒效应：一个运动着的原子发出的光，如果运动方向 离开观察者(接受器)，则其频率较静止原子所发的频率低； 反之，则高。
因此，多普勒变宽与元素原子质量、温度和谱线频率有关。
谱线频率越大、原子质量越小、温度越高，Δ D越大。
8.4 定量分析方法
1. 标准曲线法
配制一系列不同浓度的标准试样，由低到高依次分析， 将获得的吸光度A数据对应于浓度c作标准曲线：
A = lg(I0/I) = kcL 在相同条件下测定试样的吸光度A数据，在标准曲线上查出 对应的浓度值。
注意在高浓度时，标准曲线易 发生弯曲。向浓度轴弯曲(负偏离 )由自吸、压力变宽等影响所致； 光谱干扰(背景干扰)引起正偏离
A = logI0/It = log 1/T = kbc
A为吸光度； k是吸收系数，与入射光波长、物质的性质和溶液 的温度等因素有关；
It/I0称为透光率，用T表示。
朗伯-比耳定律的适用条件：入射光为单色光。
原子吸收与分子吸收
KMnO4溶液的吸收曲线 分子吸收光谱--带状光谱
原子结构较分子结构简单，理 论上应产生线状光谱吸收线。
2. 标准加入法
原子发射光谱(精选优秀)PPT
上图是交流电弧的典型电路。实际上，它是由小功率的高频振荡电 路（I）和普遍交流低频电路（II）借助于线圈L1，L2耦合而成。
低压交流电弧特点： 交流电弧放电特性与直流电弧相似，惟每交流半周电极符 号改变一次而已。由于每交流半周的强制性引燃和放电具 有间歇性质，电极斑点的游移及放电半径的扩大将受到抑 制，所以其具有： 1）蒸发温度比直流电弧略低；电弧温度比直流电弧略高； 2）电弧稳定，重现性好，适于大多数元素的定量分析； 3）放电温度较高，激发能力较强； 4）电极温度相对较低，样品蒸发能力比直流电弧差，因
ICP光源特点
1）低检测限：蒸发和激发温度高； 2）稳定，精度高；
3）基体效应小(matrix effect)；
4）背景小； 5）自吸效应小； 6）分析线性范围宽； 7）众多元素同时测定：激发温度高（70多种）；
不足：对非金属测定的灵敏度低；仪器昂贵；维持费高。
直流电弧：接触引燃，二次电子发射放电
电感耦合等离子体（ inductively coupled plasma，简称ICP ）; 直流等离子体（direct current plasma, 简称DCP）; 微波感生等离子体（microwave induced plasma, 简称MIP）。
ICP焰炬形成过程:
形成稳定的ICP焰炬，应有3个条件：高频电场、工作气体、 石英管（维持气体稳定放电）。 ICP光源由三个同心石英管组成，三股氩气流分别进入炬 管。
• 直流电弧优点： • 电极温度较高，蒸发能力强，检测限低，适于定性分
析；同时也适于部分矿物、岩石等难熔样品及稀土难 熔元素定量；
• 缺点： • 电弧不稳----分析重现性差。
交流电弧：高频高压引燃、低压放电。
B1
B2
低压交流电弧特点： 交流电弧放电特性与直流电弧相似，惟每交流半周电极符 号改变一次而已。由于每交流半周的强制性引燃和放电具 有间歇性质，电极斑点的游移及放电半径的扩大将受到抑 制，所以其具有： 1）蒸发温度比直流电弧略低；电弧温度比直流电弧略高； 2）电弧稳定，重现性好，适于大多数元素的定量分析； 3）放电温度较高，激发能力较强； 4）电极温度相对较低，样品蒸发能力比直流电弧差，因
ICP光源特点
1）低检测限：蒸发和激发温度高； 2）稳定，精度高；
3）基体效应小(matrix effect)；
4）背景小； 5）自吸效应小； 6）分析线性范围宽； 7）众多元素同时测定：激发温度高（70多种）；
不足：对非金属测定的灵敏度低；仪器昂贵；维持费高。
直流电弧：接触引燃，二次电子发射放电
电感耦合等离子体（ inductively coupled plasma，简称ICP ）; 直流等离子体（direct current plasma, 简称DCP）; 微波感生等离子体（microwave induced plasma, 简称MIP）。
ICP焰炬形成过程:
形成稳定的ICP焰炬，应有3个条件：高频电场、工作气体、 石英管（维持气体稳定放电）。 ICP光源由三个同心石英管组成，三股氩气流分别进入炬 管。
• 直流电弧优点： • 电极温度较高，蒸发能力强，检测限低，适于定性分
析；同时也适于部分矿物、岩石等难熔样品及稀土难 熔元素定量；
• 缺点： • 电弧不稳----分析重现性差。
交流电弧：高频高压引燃、低压放电。
B1
B2
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
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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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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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原子吸收光谱法ppt课件
7
定量分析的依据
基态原子对共振线的吸收程度 与蒸气中基态原子的数目和原子蒸气 厚度的关系，在一定的条件下，服从 朗伯－比耳定律：
8
定量分析的依据
由于原子化过程中激发态原子数目和离子 数很少，因此蒸气中的基态原子数目实际上接近 于被测元素的总原子数目，而总原子数目与溶液 中被测元素的浓度c成正比。在L一定条件下：
9
原子吸收分光度计
10
原子吸收分光度计
光源 原子化器 单色器 检测系统
思考：光学系统（单色器）为什么在原子化器和检 测系统之间？
11
➢光 源
提供待测元素的特征光谱。获得较 高的灵敏度和准确度。
光源应满足如下要求； 1 能发射待测元素的共振线； 2 能发射锐线； 3 辐射光强度大，稳定性好。
12
注意：在高浓度时，标准曲线易发生弯曲。 27
➢标准加入法
计算法:
设容量瓶A，待测元素浓度Cx，吸光度Ax； 容量瓶B，待测元素浓度为(Cx+Cs)，吸光 度为Ax+s，可求得被测试液元素的浓度为:
28
➢标准加入法
作图法:
设同体积容量瓶编号 A B C D
试液+标准溶液浓度 cx cx+ cs cx+ 2cs cx+ 4cs
原子化过程分为干燥、灰化（去除基体）、 原子化、净化( 去除残渣）四个阶段，待测元 素在高温下生成基态原子。
21
石墨炉原子化装置
优点：原子化程度高，试样用量少（1100μL），可测固体及粘稠试样，灵敏度 高，检测极限10-12 g/L。
缺点：精密度差，测定速度慢，操 作不够简便，装置复杂。
22
➢单色器
质和内充惰性气体的光谱; 14
定量分析的依据
基态原子对共振线的吸收程度 与蒸气中基态原子的数目和原子蒸气 厚度的关系，在一定的条件下，服从 朗伯－比耳定律：
8
定量分析的依据
由于原子化过程中激发态原子数目和离子 数很少，因此蒸气中的基态原子数目实际上接近 于被测元素的总原子数目，而总原子数目与溶液 中被测元素的浓度c成正比。在L一定条件下：
9
原子吸收分光度计
10
原子吸收分光度计
光源 原子化器 单色器 检测系统
思考：光学系统（单色器）为什么在原子化器和检 测系统之间？
11
➢光 源
提供待测元素的特征光谱。获得较 高的灵敏度和准确度。
光源应满足如下要求； 1 能发射待测元素的共振线； 2 能发射锐线； 3 辐射光强度大，稳定性好。
12
注意：在高浓度时，标准曲线易发生弯曲。 27
➢标准加入法
计算法:
设容量瓶A，待测元素浓度Cx，吸光度Ax； 容量瓶B，待测元素浓度为(Cx+Cs)，吸光 度为Ax+s，可求得被测试液元素的浓度为:
28
➢标准加入法
作图法:
设同体积容量瓶编号 A B C D
试液+标准溶液浓度 cx cx+ cs cx+ 2cs cx+ 4cs
原子化过程分为干燥、灰化（去除基体）、 原子化、净化( 去除残渣）四个阶段，待测元 素在高温下生成基态原子。
21
石墨炉原子化装置
优点：原子化程度高，试样用量少（1100μL），可测固体及粘稠试样，灵敏度 高，检测极限10-12 g/L。
缺点：精密度差，测定速度慢，操 作不够简便，装置复杂。
22
➢单色器
质和内充惰性气体的光谱; 14
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
《原子发射光谱分析》课件
食品安全
原子发射光谱分析可用于食 品中微元素的检测，确保 食品安全和质量。
发展历程和趋势
历史
原子发射光谱分析起源于19世纪，经过多年的发展 和改进，成为现代化的分析技术。
未来
随着技术的进步，原子发射光谱分析将在元素分析 领域发挥更重要的作用，实现更高的灵敏度和准确 性。
总结和结束语
通过本课件的学习，您了解了《原子发射光谱分析》的重要性和原理，以及 其在化学分析、环境监测和食品安全等领域的应用。随着技术的不断发展， 原子发射光谱分析将在未来产生更大的应用前景。
3
样品进样
将样品注入原子发射光谱仪中，加热或
光谱分析
4
电离样品以激发原子。
测量样品发射的特定波长光线，并根据 光谱曲线确定元素含量。
技术应用场景和优势
化学分析
原子发射光谱分析被广泛应 用于化学分析领域，用于分 析金属元素的含量。
环境监测
该技术可用于检测土壤、水 体和大气中的污染物，为环 境保护提供重要数据。
《原子发射光谱分析》 PPT课件
本课件将介绍《原子发射光谱分析》的重要性、原理和实验过程，并展示该 技术的应用场景、优势以及发展历程和趋势，最后进行总结和结束。
什么是原子发射光谱分析?
原子发射光谱分析是一种用于分析物质元素组成的重要技术。通过激发样品 中的原子，测量其发射的特定波长光线，可以确定样品中各种元素的含量。
原理和原理说明
原子发射光谱分析基于原子在能级跃迁时释放特定的光线的原理。通过将样品加热或电离，使其原子激发到高 能级并发射光线，测量光线的波长和强度来分析元素含量。
实验过程和图示
1
样品准备
将待测样品制备成适合分析的形式，如
光谱仪设置
《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
原子发射光谱法.pptx
9
第一节 基本原理
一般将低能级光谱项符号写在前，高能级写在后。 根据量子力学的原理，电子的跃迁不能在任意两个能 级之间进行，而必须遵循一定的“选择定则”，这个定 则是： 1， △n=0或任意正整数； 2， △ L= 1跃迁只允许在S项和P项， P项和S项或D
项之间，D项和P项 或F项之间，等； 3， △ S=0，即单重项只能跃迁到单重项，三重项只能
在原子谱线表中，罗马数Ⅰ表示中性原子发射光谱的 谱线，Ⅱ表示一次电离离子发射的谱线，Ⅲ表示二次电 离离子发射的谱线例如Mg Ⅰ285.21nm为原子线，MgⅡ
3
第一节 基本原理
280.27nm为一次电离离子线。
二、原子能级与能级图
原子光谱是原子的外层电子（或称价电子）在两个 能级之间跃迁而产生。原子的能级通常用光谱项符号表 示：
式中Ni为单位体积内处于高能级i的原子数，Aij为i、j两能 级间的跃迁几率，h为普朗克常数， ij为发射谱线的频率。
若激发是处于热力学平衡的状态下，分配在各激发态 和基态的原子数目Ni 、N0 ，应遵循统计力学中麦克斯韦-
11
第一节 基本原理
玻兹曼分布定律。 Ni = N0 gi/g0e (-E / kT)
1
第一节 基本能级向低能级跃迁，能量以电 磁辐射的形式发射出去，这样就得到发射光谱。原子发 射光谱是线状光谱。
一般情况下，原子处于基态，通过电致激发、热致 激发或光致激发等激发光源作用下，原子获得能量，外 层电子从基态跃迁到较高能态变为激发态 ，约经10-8 s， 外层电子就从高能级向较低能级或基态跃迁，多余的能 量的发射可得到一条光谱线。
第二章 原子发射光谱法
原子发射光谱法是一种成分分析方法，可对约70种 元素（金属元素及磷、硅、砷、碳、硼等非金属元素） 进行分析。这种方法常用于定性、半定量和定量分析。
第一节 基本原理
一般将低能级光谱项符号写在前，高能级写在后。 根据量子力学的原理，电子的跃迁不能在任意两个能 级之间进行，而必须遵循一定的“选择定则”，这个定 则是： 1， △n=0或任意正整数； 2， △ L= 1跃迁只允许在S项和P项， P项和S项或D
项之间，D项和P项 或F项之间，等； 3， △ S=0，即单重项只能跃迁到单重项，三重项只能
在原子谱线表中，罗马数Ⅰ表示中性原子发射光谱的 谱线，Ⅱ表示一次电离离子发射的谱线，Ⅲ表示二次电 离离子发射的谱线例如Mg Ⅰ285.21nm为原子线，MgⅡ
3
第一节 基本原理
280.27nm为一次电离离子线。
二、原子能级与能级图
原子光谱是原子的外层电子（或称价电子）在两个 能级之间跃迁而产生。原子的能级通常用光谱项符号表 示：
式中Ni为单位体积内处于高能级i的原子数，Aij为i、j两能 级间的跃迁几率，h为普朗克常数， ij为发射谱线的频率。
若激发是处于热力学平衡的状态下，分配在各激发态 和基态的原子数目Ni 、N0 ，应遵循统计力学中麦克斯韦-
11
第一节 基本原理
玻兹曼分布定律。 Ni = N0 gi/g0e (-E / kT)
1
第一节 基本能级向低能级跃迁，能量以电 磁辐射的形式发射出去，这样就得到发射光谱。原子发 射光谱是线状光谱。
一般情况下，原子处于基态，通过电致激发、热致 激发或光致激发等激发光源作用下，原子获得能量，外 层电子从基态跃迁到较高能态变为激发态 ，约经10-8 s， 外层电子就从高能级向较低能级或基态跃迁，多余的能 量的发射可得到一条光谱线。
第二章 原子发射光谱法
原子发射光谱法是一种成分分析方法，可对约70种 元素（金属元素及磷、硅、砷、碳、硼等非金属元素） 进行分析。这种方法常用于定性、半定量和定量分析。
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原子的角动量与量子数
原子的量子数
符号
角量子数
L
磁量子数
mL
自旋量子数
S
自旋磁量子数
mS
总量子数
J
总磁量子数
mJ
角动量表达式
ML
L(L 1) h
2
(M L )z
mL
h
2
MS
S(S 1) h
2
(MS )z
mS
h
2
h
MJ
J (J 1)
2
h
(M J )z mJ 2
原子的总角动量
例 求1s12s1组态总角动量及z分量
kn
Ek En h
En>Ek---发射光子 En<Ek---吸收光子
原子发射光谱和吸收光谱
不同原子产生不同波长的发射或吸收光谱，根据光谱中 特征谱线是否出现就可以判断某元素是否存在。
氢原子光谱的实验规律
由主量子数n、角量子数 l 描述的原子中电子排布方式 称为原子的电子“组态”。
对于多电子原子，给出电子组态仅仅是一种粗略的描 述，更细致的描述需要给出原子的“状态” , 而状态可由组 态导出。描述原子的状态可以用原子光谱项。
s3
1 2
对p1d1s1
3
S
2
1
1
2
2
r S S(S 1)h
Ms Sz Msh
15 h 2 3 / 2, 1 / 2
3h / 2, h / 2
3h 2 1/ 2
h/ 2
3h 2 1/ 2
h/ 2
原子的总自旋角动量
z
3/ 2
z
z
1/ 2
1/ 2
1/ 2
1 / 2
1 / 2
1 / 2
3 / 2
r S
15 h
2
r S
3h
2
r S
3h
2
3个电子每两种自旋角动量的状态耦合得出，即 222=8
原子的总角动量
总角动量MJ
MJ J (J 1)h
J称为总角动量量子数
J = L+S, L+S -1, L , L - S
总角动量z分量
(M J )z mJ h
mJ称为总磁量子数
mJ J , J 1, L , J 1, J
J 1 MJ 0, 1 Jz 0, h
J 0 MJ 0
Jz 0
基态：无外来作用时，原子中各个电子都应可能处于最 低能量，从而使整个原子的能量最低。
激发态：当原子受到外来作用（如光照）时，它的一个 或者几个电子吸收能量后跃迁到较高能级，从而使原子处于 能量较高的新状态。（不稳定，寿命短10-8-10-10s）
ML
0, 1, 2, 3
(M L )z M Lh 0, h, 2h, 3h
l2 2 l1 l2 1
6h 0, 1, 2 0, h, 2h
l1 l2 2h 0, 1 0, h
共15个分量
原子的总轨道角动量
z
3 2
1
0
1
2 3
ML 12h
z
2
1
0
1
2
ML 6h
z
1
0
1
r
r
r
Ml (1) j (1) Ms (1)
r rr
r
LJS
J
r Ml (2)
r Ms (2)
r
电子间的静电作用
∨ 轨道—自旋耦合作用
对重原子： 电子间的静电作用
˄ 轨道—自旋耦合作用
多电子原子的角动量和量子数
L-S 耦合规则
➢ 单个电子的轨道角动量相加得原子的总轨道角动量 ➢ 单个电子的自旋角动量相加得原子的总自旋角动量 ➢ 总轨道角动量和总自旋角动量加合得原子总角动量
（mL为总轨道磁量子数)
mL ml (i)
i
单电子的轨道磁量子数的加和，结 果为：
mL 0, 1, 2, 3, , L
(共2L+1个值)
mL max Lmax
原子的总轨道角动量
例 对电子组态p1d1，求其总轨道角动量大小及z轴分量
l1 1
L
l1 l2
M L L(L 1)h
12h
(l1, l2为单电子轨道角量子数)
对多电子原子体系，可先计算两个 电子的总轨道角动量，再与第三个电子 相加合，依次推得多电子原子体系的总 轨道角动量。
原子的总轨道角动量
总轨道角动量磁场方向分量
z
(M L )z mLh
r l3
r
l
r
l2
r
l1
rr
l1 l2
r lz3 r lz2 L r lz1
用单个电子的角动量通过一定方式组合，得到确定的 总 角 度 量 的 方 式 ， 称 为 角 动 量 耦 合 (Coupling of angular momentum)。
多电子原子的角动量耦合有两种方式：
L-S耦合
j-j耦合
LS
多电子原子的角动量耦合
L-S 耦合
r Ml (1)
r Ms (1)
j-j 耦合
rr
L
r
S
i
li r
r J
r L
r S
si
i
原子的总轨道角动量
z
总轨道角动量大小
r l3
r
l
r
l2
r
l1
rr
l1 l2
r lz3 r lz2 L r lz1
ML L(L 1)h
（L为总轨道角量子数)
由l1, l2组成的双电子体系
L l1 l2, l1 l2 1, , l1 l2
ML 2h
l1 1 (ml1 =0. 1)
l2 2 (ml1 =0, 1, 2)
每个p电子的状态(3个)和每个d电子的状态(5个)都要进行 耦合，得15个大小方向不同的总量子数。
原子的总自旋角动量
总自旋角动量MS
MS S(S 1)h S为总自旋角量子数
S s1 s2, s1 s2 1,L , s1 s2
解： ① 求总轨道角量子数L
Q l1 0, l1 0 L l1 l2 0,
② 求总轨道角量子数S
Q
s1
1 2
,
s1
1 2
S
ss11
s2 s2
1/ 21/ 2 1 111 0
③ 求总角动量J和总角动量大小
J S L 1, 0
r
r
J 2h J 0
④ 求总磁量子数MJ和总角动量z分量
总自旋角动量z分量(MS)z
s1,
s2为单电子的自旋量子数
1 2
(M S )z mS h
ms称为总自旋磁量子数
mS ms(i) S, (S 1), , (S 1), (S) 共(2S 1)个 mS
原子的总自旋角动量
例 求p1d1s1的总自旋角量子数。
对p1d1
s1
1 2
s2
1 2
1 s12 0
不论生活多么平淡、琐碎、没有意义，无论我们 感到自己是多么的虚无渺小，我们仍能在狭小的框框 里成圣。
平凡的日子，加油！
教学目标和要求
掌握
1. 原子光谱项及支项的定义及简单非等价电子 组态原子光谱项的推求方法；
2. 根据Hund规则推求基谱项和支项。
多电子原子的状态及量子数
多电子原子中，电子之间存在着复杂的相互作用，单 个电子的角动量因无法确定而失去意义，但电子之间的相 互作用所产生的原子的总角动量是确定的(在没有外力场的 情况下始终保持不变。