第六章原子发射光谱法
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原子发射光谱法测定方法原子发射光谱法是一种用于元素分析的传统方法,也是目前最常用的表征原子能级结构的方法。
本文将详细介绍原子发射光谱法的原理、测定方法以及应用。
一、原理原子发射光谱法基于原子能级结构的理论,利用激发源将样品原子激发为激发态,然后通过介质,将这些激发态原子的电子跃迁回到较低的能级,从而实现发射光谱。
每种元素的原子发射光谱是独特的,可以根据这些发射光谱来确定样品中各种元素的含量。
二、测定方法1. 原子发射光谱法的装置原子发射光谱法的装置一般包括以下部分:样品供给装置、激发源、光谱仪、信号放大器和信息处理装置。
2. 样品处理样品处理的重要性不言而喻,因为精确的分析结果必须从准确的样品中获得。
可以通过显微观察或分析其外观和颜色来确定样品中的化学成分和杂质。
灰吸收法和氮化方法常用于消除样品的有机和无机杂质。
3. 激发源激发源是原子发射光谱法中最关键的部分,它负责激发样品原子的电子从基态跃迁到激发态,强制性激发分为热力学激发和非热力学激发。
热力学激发是通过样品表面的火焰或电弧等电离条件来完成的,使原子达到雇员,它们可以受激光量输入并产生较高的激发能量。
非热力学激发则是通过化学气氛或单独的电离源激发,也必须使用高能量输入的激发源。
4. 光谱仪当样品中的原子被激发时,它们将发出放射性,从而产生辐射谱线。
重要的是收集这些发光谱线并将其分解成其组成部分。
这可以通过光谱仪完成,光谱仪利用棱镜或光栅将光谱分离成单色光信号并记录光谱。
光谱准确度与光谱仪精度有关,应选择质量好,精度高的光谱仪。
5. 信号放大器和信息处理信号放大器和信息处理是相互关联的,在信号处理程序中可以调整放大器的控制,以及记录和处理光谱图的算法和软件。
在信号放大器和信息处理的整个过程中,确定计算要素浓度的算法和过程是至关重要的。
三、应用原子发射光谱法在我们的日常工作中有着广泛应用的地方,如石化、机械、金属、环保、农业、医药、食品等各个领域。
第六章原子发射光谱法一、选择题1、下列各种说法中错误的是()A、原子发射光谱分析是靠识别元素特征谱线来鉴别元素的存在B、对于复杂组分的分析我们通常以铁光谱为标准,采用元素光谱图比较法C、原子发射光谱是线状光谱D、原子发射光谱主要依据元素特征谱线的高度进行定量分析2、原子发射光谱中,常用的光源有()A、空心阴极灯B、电弧、电火花、电感耦合等离子炬等C、棱镜和光栅D、钨灯、氢灯和氘灯3、谱线强度与下列哪些因素有关:①激发电位与电离电位;②跃迁几率与统计权重;③激发温度;④试样中元素浓度;⑤电离度;⑥自发发射谱线的频率()A、①,②,③,④B、①,②,③,④,⑤C、①,②,③,④,⑥D、①,②,③,④,⑤,⑥4、用原子发射光谱分析法分析污水中的Cr、Mn、Cu、Fe等(含量为10-6数量级),应选用下列哪种激发光源()A、火焰B、直流电弧C、高压火花D、电感耦合等离子炬5、原子发射光谱的产生是由于:( )A、原子的次外层电子在不同能态间跃迁B、原子的外层电子在不同能态间跃迁C、原子外层电子的振动和转动D、原子核的振动6、矿石粉未的定性分析,一般选用下列那种光源为好( )A、交流电弧B、直流电弧C、高压火花D、等离子体光源二、填空题:1、原子发射光谱分析中,对激发光源性能的要求是,。
对照明系统的要求是,。
2、等离子体光源(ICP)具有 , , , 等优点,它的装置主要包括 , , 等部分。
3、在进行光谱定性分析时,在“标准光谱图上”,标有102852Mgr I ,符号,其中Mg 表示 ,I 表示 ,10表示 ,r 表示 ,2852表示 。
4、原子发射光谱定量分析的基本关系是 。
三、解释术语1、激发电位和电离电位2、共振线、灵敏线和最后线3、谱线自吸 四、简述题:1、原子发射光谱的分析过程。
2、简述原子发射光谱定性、定量分析的依据及方法。
3、简述影响谱线强度的因素。
4、写出光谱定量分析的基本关系式,并说明光谱定量分析为什么需采用内标法6、何谓分析线对选择内标元素及分析线对的基本条件是什么第三章答案:一、选择题:1-6:D B D D B B (因直流电弧电极头温度高,有利于蒸发,且它的激发能力已能满足一般元素激发的要求,样品又是矿石粉未。
原子发射光谱法原子发射光谱法是一种用于分析和识别化学元素的重要技术方法。
它基于原子在特定能级上吸收或放射特定波长的光线的性质,通过测量元素产生的特征谱线来确定其存在和浓度。
本文将介绍原子发射光谱法的基本原理、仪器设备以及应用领域。
一、原理原子发射光谱法的基本原理是利用激发、跃迁和发射的原子释放出特定波长的光线。
当原子受到能量激发后,其电子会从低能级跃迁到高能级,然后再从高能级返回低能级时,发出特定波长的光线。
每种元素都有其独特的电子结构和能级跃迁特征,因此产生的谱线也是独特的,可以用于元素的鉴定和测量。
二、仪器设备原子发射光谱法需要使用特定的仪器设备进行分析。
其中包括光源、样品装置、光谱仪和探测器。
光源用于产生特定波长的光线,常见的光源有气体放电灯和激光器。
样品装置则用于将待分析的样品转化为气体态或溶液态,并将其引入光源产生的火焰或等离子体中。
光谱仪用于分离光线,并测量其强度和波长。
最后,探测器通过转换光信号为电信号,进行信号放大和数据处理。
三、应用领域原子发射光谱法在各个领域都有广泛的应用,特别是在环境监测、食品安全和地质勘探等方面。
例如,在环境监测中,原子发射光谱法可以用于测量水体和大气中的重金属离子,从而评估环境质量。
在食品安全领域,该技术可用于检测食品中的微量元素,如铅、汞等有害物质,以及添加剂的含量。
此外,在地质勘探中,原子发射光谱法可以用于分析岩石和土壤中的元素组成,辅助矿产资源的勘探和开发。
四、优势和发展趋势原子发射光谱法具有许多优势,使其成为分析化学的重要手段。
首先,它具有高灵敏度和高选择性,可以检测到极低浓度的元素。
其次,该方法操作简便、快速,并且对样品的形态要求较宽,可以适用于固体、液体和气体样品的分析。
此外,原子发射光谱法还具有多元素分析能力和较好的重现性,可同时测定多种元素的含量。
随着科学技术的不断发展,原子发射光谱法也在不断改进和完善。
近年来,随着激光技术和光谱仪器的进步,原子发射光谱法的分析能力不断提高。
原子发射光谱方法是一种常用的元素分析方法,它利用物质原子在高温、高压或电子轰击等激发条件下发射出特定波长的光来确定物质中元素的含量。
其主要原理是将待分析样品中的原子或离子激发到高能级,使其从高能级跃迁到低能级时发射出特定波长的光,通过测量发射光的强度和波长来确定元素的含量。
原子发射光谱方法主要包括以下几种:
1原子吸收光谱法(AAS):将待分析样品中的元素原子激发到高能级,使其从高能级跃迁到低能级时吸收特定波长的光,通过测量吸收光的强度和波长来确定元素的含量。
2.火焰原子发射光谱法(FAS):将待分析样品在高温火焰中燃烧,使其原子或离子激发到高能级,从而发射出特定波长的光,通过测量发射光的强度和波长来确定元素的含量。
3.电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES):将待分析样品通过电感耦合等离子体(ICP)的高温高压条件下进行原子化,使其原子或离子激发到高能级,从而发射出特定波长的光,通过测量发射光的强度和波长来确定元素的含量。
4.原子荧光光谱法(XRF):将待分析样品中的元素原子激发到高能级,使其从高能级跃迁到低能级时发射出特定波长的X射线,通过测量发射光的强度和波长来确定元素的含量。
原子发射光谱方法具有高灵敏度、高分辨率、广泛的分析范围和快速分析速度等优点,因此在材料分析、环境监测、食品安全、生命科学等领域得到了广泛应用。
原子发射光谱法的原理
原子发射光谱法(atomic emission spectroscopy)是一种用于分析物质的方法,根据原子在能级跃迁时释放出的特定波长的光谱进行分析。
该方法的原理基于原子在受到能量激发后跃迁到较低能级时会释放出特定波长的光,这些波长是由原子的电子结构决定的。
在原子发射光谱法中,首先需要将待分析的样品转化为气体态中的离子状态,这可以通过气化、电离或燃烧等方法实现。
然后,将激发源(如火焰、等离子体或光源)作用于样品,提供足够的能量使得样品中的原子处于激发态。
当原子从激发态返回到基态时,会通过发射光子的方式释放出能量。
这些发射的光子会落在特定的波长上,形成不同元素的特征光谱。
为了分析样品中的元素组成,首先需要确定每个元素特定的激发和发射波长。
这可以通过先用标准物质进行校准,然后通过比较其发射光谱与待分析样品的发射光谱来确定。
当待分析样品中含有多个元素时,可以通过利用光谱仪对发射光进行分光和检测,然后与已知的发射光谱进行比较,从而确定每个元素的存在和浓度。
原子发射光谱法具有许多优点,包括高灵敏度、多元素分析能力、宽线性范围、简单操作和相对低成本。
它被广泛应用于制药、环境监测、冶金、食品安全等领域,并为化学分析提供了一种快速、准确和可靠的方法。
第六章 原子发射光谱法一、选择题1、以下各种说法中错误的选项是〔 〕A 、原子发射光谱分析是靠识别元素特征谱线来鉴别元素的存在B 、对于复杂组分的分析我们通常以铁光谱为标准,采用元素光谱图比较法C 、原子发射光谱是线状光谱D 、原子发射光谱主要依据元素特征谱线的高度进行定量分析2、原子发射光谱中,常用的光源有〔 〕A 、空心阴极灯B 、电弧、电火花、电感耦合等离子炬等C 、棱镜和光栅D 、钨灯、氢灯和氘灯3、谱线强度与以下哪些因素有关:①激发电位与电离电位;②跃迁几率与统计权重;③激发温度;④试样中元素浓度;⑤电离度;⑥自发发射谱线的频率〔 〕A 、①,②,③,④B 、①,②,③,④,⑤C 、①,②,③,④,⑥D 、①,②,③,④,⑤,⑥4、用原子发射光谱分析法分析污水中的Cr 、Mn 、Cu 、Fe 等〔含量为10-6数量级〕,应选用以下哪种激发光源〔 〕A 、火焰B 、直流电弧C 、高压火花D 、电感耦合等离子炬5、原子发射光谱的产生是由于:( )A 、原子的次外层电子在不同能态间跃迁B 、原子的外层电子在不同能态间跃迁C 、原子外层电子的振动和转动D 、原子核的振动6、矿石粉未的定性分析,一般选用以下那种光源为好( )A 、交流电弧B 、直流电弧C 、高压火花D 、等离子体光源二、填空题:1、原子发射光谱分析中,对激发光源性能的要求是 , 。
对照明系统的要求是 , 。
2、等离子体光源(ICP)具有 , , , 等优点,它的装置主要包括 , , 等部分。
3、在进行光谱定性分析时,在“标准光谱图上”,标有102852Mg r,符号,其中Mg 表示 ,I 表示 ,10表示 ,r 表示 ,2852表示 。
4、原子发射光谱定量分析的基本关系是 。
三、解释术语1、激发电位和电离电位2、共振线、灵敏线和最后线3、谱线自吸四、简述题:1、原子发射光谱的分析过程。
2、简述原子发射光谱定性、定量分析的依据及方法。
第六章 原子发射光谱法一、选择题1、下列各种说法中错误的是( )A 、原子发射光谱分析是靠识别元素特征谱线来鉴别元素的存在B 、对于复杂组分的分析我们通常以铁光谱为标准,采用元素光谱图比较法C 、原子发射光谱是线状光谱D 、原子发射光谱主要依据元素特征谱线的高度进行定量分析2、原子发射光谱中,常用的光源有( )A 、空心阴极灯B 、电弧、电火花、电感耦合等离子炬等C 、棱镜和光栅D 、钨灯、氢灯和氘灯3、谱线强度与下列哪些因素有关:①激发电位与电离电位;②跃迁几率与统计权重;③激发温度;④试样中元素浓度;⑤电离度;⑥自发发射谱线的频率( )A 、①,②,③,④B 、①,②,③,④,⑤C 、①,②,③,④,⑥D 、①,②,③,④,⑤,⑥4、用原子发射光谱分析法分析污水中的Cr 、Mn 、Cu 、Fe 等(含量为10-6数量级),应选用下列哪种激发光源( )A 、火焰B 、直流电弧C 、高压火花D 、电感耦合等离子炬5、原子发射光谱的产生是由于:( )A 、原子的次外层电子在不同能态间跃迁B 、原子的外层电子在不同能态间跃迁C 、原子外层电子的振动和转动D 、原子核的振动6、矿石粉未的定性分析,一般选用下列那种光源为好( )A 、交流电弧B 、直流电弧C 、高压火花D 、等离子体光源二、填空题:1、原子发射光谱分析中,对激发光源性能的要求是 , 。
对照明系统的要求是 , 。
2、等离子体光源(ICP)具有 , , , 等优点,它的装置主要包括 , , 等部分。
3、在进行光谱定性分析时,在“标准光谱图上”,标有102852M gr ,符号,其中Mg 表示 ,I 表示 ,10表示 ,r 表示 ,2852表示 。
4、原子发射光谱定量分析的基本关系是 。
三、解释术语1、激发电位和电离电位2、共振线、灵敏线和最后线3、谱线自吸四、简述题:1、原子发射光谱的分析过程。
2、简述原子发射光谱定性、定量分析的依据及方法。
3、简述影响谱线强度的因素。
4、写出光谱定量分析的基本关系式,并说明光谱定量分析为什么需采用内标法?6、何谓分析线对?选择内标元素及分析线对的基本条件是什么?第三章答案:一、选择题:1-6:D B D D B B (因直流电弧电极头温度高,有利于蒸发,且它的激发能力已能满足一般元素激发的要求,样品又是矿石粉未。
所以选择B 。
二、填空题:1、强度大(能量大),稳定;亮度大(强度大),照明均匀(对光谱仪狭缝);2、检出限低,基体效应小,精密度高,线性范围宽;高频发生器,等离子矩管,进样系统(装置)3、元素符号;原子线;谱线强度级别;自吸;波长(A )4、b a I C =三、解释术语:1、激发电位:原子或离子中某一外层电子由基态激发到高能级所需要的能量。
电离电位:当外界的能量足够大时,可把原子中的电子激发至无穷远处,也即脱离原子核的束缚,使原子发生电离成为离子的过程,使原子电离所需的最低能量叫电离电位。
2、灵敏线:各种元素谱线中最容易激发或激发电位较低的谱线;共振线:激发态直接跃迁至基态时所辐射的谱线;最后线:最后消失的谱线。
3、谱线自吸:原子在高温时被激发,发射某一波长的谱线,而处于低温状态的同类原子又能吸收这一波长的辐射,这种现象称为自吸现象。
四、简述题:1、试样蒸发、激发产生辐射→色散分光形成光谱→检测、记录光谱→根据光谱进行定性或定量分析。
2、答:定性分析依据:特征谱线的波长;定性分析方法:标准试样光谱比较法、元素光谱图比较法。
定量分析依据:特征谱线的强度(黑度)。
定量分析方法:内标法。
3、谱线强度表达式为:从上式中可以看出,影响谱线强度(I)的因素有:(1)激发电位(E q ),I qp 与E q 是负指数关系,E q 愈大,I qp 愈小。
(2)跃迁几率(A qp ),I qp 与A qp 成正比。
(3)统计权重(g q /g 0),统计权重是与能级简并度有关的常数,I qp 与g q /g 0成正比。
(4)温度(T),T 升高,I qp 增大,但I qp 与T 关系往往是曲线关系,谱线各有其最合适的温度,在此温度时,I qp 最大。
(5)原子(N 0),I qp 与N 0成正比,由于N 0是元素的浓度©决定的,在一定条件下,N 0正比于浓度C ,这是光谱定量分析的依据。
ν-=⋅⋅⋅⋅00()q k q E q p q p p T q g I A e h g N4、谱线定量分析基本关系式为:I=aC blogI=loga+blogC上式中,a,b在一定条件下为常数,在常数的情况下,谱线强度(I)与被测物浓度(C)成正比,这就是光谱定量分析的基本关系式。
b称自吸系数,无自吸时,b=1,b﹤1有自吸,b愈小,自吸愈大。
a与试样的蒸发有关,受试样组成、形态及放电条件等的影响。
正因为a 的情况,在实验过程中,a值不可能保持一常数,a值变化,I随着变化,因此,通过测量谱线的绝对强度(I)来进行光谱定量分析会产生较大误差,准确度受到影响。
假如采用内标法,即引用内标线与被测元素的分标线组成分析线对,其基本关系式为:logI1/I2=loga+blogC式中,I1和2为分析线和内标线的强度采用测量分析线对的相对强度(I1/I2)来代替谱线绝对强度(I)就可以减少实验条件变化(a的变化)的影响,也即实验条件变化对谱线绝对强度有较大的影响,但对分析线和内标线强度影响是均等的,其相对强度受影响不大,这样就能减少误差,提高测定的准确度。
这就是要引入内标元素,采用内标法的原因所在。
5、所谓分析线对指在分析元素的谱线中选一根谱线,称为分析线,在内标元素的谱线中选一根谱线,称为内标线。
这两根线组成分析对,然后以分析线对相对强度与被分析元素含量的关系来进行光谱定量分析。
选用内标元素及分析线对基本条件:⑴内标元素与分析元素必须尽可能具有相近的沸点、熔点及化学反应性能,使它们的蒸发行为相似。
⑵内标线与分析线必须具有相近的激发电位。
⑶分析线对无自吸现象,b=1⑷分析线及内标线应无光谱线干扰。
⑸考虑到摄谱法,分析线对的波长应尽可能靠近(γ保持不变),且分析线对黑度值必须落在相板的乳剂特征曲线直线部分。
⑹内标元素在标样与试剂中的含量为定值。
单选题1. 在原子发射光谱分析中,直流电弧光源的主要优点是:(1)弧温高;(2)自吸小;(3)电极头温度高;(4)对离子线的灵敏度高。
2. 在原子发射光谱的光源中,激发温度最高的光源为:(1)直流电弧;(2)交流电弧;(3)电火花;(4)ICP。
3. 不能采用原子发射光谱进行分析的物质是:(1)碱金属和碱土金属;(2)有机物和大部分的非金属元素;(3)稀土元素;(4)过渡元素。
4. 一台光谱仪配有8 cm的光栅,光栅刻线为11250条/cm,当用第一级光谱时,理论分辨率为:(1)30000;(2)10000;(3)90000;(4)20000。
5. 原子发射光谱用感光板的乳剂特性曲线的反衬度是指曲线中的:(1)极大值;(2)极小值;(3)下部拐点值;(4)直线部分的斜率。
6. 原子发射光谱用的摄谱仪中的检测器是:(1)暗箱;(2)感光板;(3)硒光电池;(4)光电倍增管;7. 进行原子光谱定性分析时的狭缝宽度应为:(1)0.1 mm;(2)0.2 mm;(3)0.05 mm;(4)5-7 m。
8. 在原子光谱定性分析摄谱时采用哈德曼光栏是为了:(1)控制谱带高度;(2)消除氰带;(3)减小背景;(4)防止谱带间产生位移。
9. 原子发射光谱的产生是由于:(1)原子的次外层电子在不同能态间跃迁;(2)原子的外层电子在不同能态间跃迁;(3)原子外层电子的振动和转动;(4)原子核的振动。
10. 分析线和内标线符合“均称线对”的应该是:(1)波长接近;(2)都没有自吸现象;(3)激发电位和电离电位相等;(4)激发温度相同。
11. 测量光谱线的黑度可以用:(1)比色计;(2)摄谱仪;(3)映谱仪;(4)测微光度计。
12. 光栅摄谱仪的色散率,在一定范围内:(1)随波长的增加而增加;(2)随波长的增加而下降;(3)不随波长而改变;(4)随分辨率的增加而增加。
13. 原子发射光谱定量分析常采用内标法,其目的是为了:(1)提高灵敏度;(2)提高准确度;(3)减少化学干扰;(4)减小背景。
14. 原子发射光谱中的自吸产生的原因是:(1)原子间的碰撞;(2)光散射;(3)同种元素基态原子的吸收;(4)原子的热运动。
15. 对于光栅摄谱仪,下列叙述错误的是:(1)线色散率与暗箱物镜焦距成正比;(2)倒线色散率与光谱级次成反比;(3)线色散率与光谱级次成正比;(4)线色散率与光栅间距成正比。
填空题:1. 光栅摄谱仪的线色散率与光谱级次成关系,而与光栅常数成关系。
2. 发射光谱分析是根据各种元素激发后所产生的来进行定性分析的,是根据来进行定量分析的。
3. 棱镜摄谱仪是利用棱镜对不同波长光的不同进行分光的,而光栅摄谱仪是利用光的现象进行分光的。
4. 乳剂特性曲线反映了之间的关系5. 原子发射光谱分析只能确定试样物质的,而不能给出试样物质的。
问答题:1.原子发射光谱是怎样产生的?2.原子发射光谱仪由哪几大部件组成?各部件的主要作用是什么?3.在原子发射光谱分析法中,为什么要选用内标法?。