看譜的定性分析課件

1、看譜的定性分析課件 看譜的定性分析 看譜的定性分析課件目 錄n光譜n光譜分析n定性分析n原子結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)n原子的輻射 n定性分析前的準(zhǔn)備 n看譜定性分析常用的方法 n定性分析用分析線的選擇n光譜背景及抑制 n定性分析注意事項(xiàng) 看譜的定性分析課件一.光譜 按其獲得的方式不同： 吸收光譜 發(fā)射光譜 熒光光譜 萊曼光譜發(fā)射光譜： 物質(zhì)分子、原子或離子在輻射能的作用下，使其由低能態(tài)或基態(tài)躍遷到高能態(tài)（激發(fā)態(tài)），由高能態(tài)躍遷回較低能態(tài)或基態(tài)而產(chǎn)生的光譜?？醋V的定性分析課件看譜：利用安置在光譜儀成像物鏡焦面處的一個(gè)目鏡，直接用人的眼睛觀察樣品光譜目的：進(jìn)行光譜分析這樣的儀器叫看譜鏡看譜的定性分析課件二二

2、. .光譜分析方法光譜分析方法n根據(jù)分析的目的、要求與精度，光譜分析方法分為：n 根據(jù)儀器設(shè)備和檢測手段，光譜分析方法分為：看譜的定性分析課件n看譜分析：n利用看譜儀器對(duì)物質(zhì)發(fā)射光譜進(jìn)行觀察、分析判斷，以確定鋼鐵成分的一種分析方法。 主要討論利用看譜分析法對(duì)金屬材料進(jìn)行定性與半定量及復(fù)核鋼材鋼號(hào)的分析?？醋V的定性分析課件三.定性分析： 原子在激發(fā)狀態(tài)下，每一種化學(xué)元素皆有其固定的輻射光譜，根據(jù)在光譜中出現(xiàn)某元素的譜線，來確定合金中含有該元素。 定性分析主要是依據(jù)元素的原子特征光譜看譜的定性分析課件每種元素所產(chǎn)生的譜線有許多條，就某一原子來說只能輻射某些固定波長的光，但是不是每一條譜線都可以用作

3、定性分析的依據(jù)?？醋V的定性分析課件四.原子結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 不同軌道上運(yùn)動(dòng)著的電子，各具有一定的能量軌道不同其能量不同。距核越遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)的電子，能量越大，在最外層軌道上運(yùn)動(dòng)的電子叫價(jià)電子。 看譜的定性分析課件一個(gè)電子層又可分為一個(gè)或幾個(gè)電子亞層,每一個(gè)電子亞層,有一個(gè)或幾個(gè)不同方向的電子軌道。每個(gè)軌道能容納二個(gè)自旋方向相反的電子。看譜的定性分析課件 光的產(chǎn)生是由于這些價(jià)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的結(jié)果。 正常狀態(tài)下，原子中的電子在最低能級(jí)的軌道上運(yùn)動(dòng)。這時(shí)，原于處于最低的能量狀態(tài)基態(tài)基態(tài)?？醋V的定性分析課件五五. .原子的輻射原子的輻射 1：激發(fā) 當(dāng)在正負(fù)兩極之間，加以足夠的電壓后，產(chǎn)生大量的電子和離

4、子流即弧光放電，其外層電子將從原來的運(yùn)動(dòng)軌道躍遷到另一高能級(jí)軌道，這種能量的交付過程，稱為“激發(fā)”。 看譜的定性分析課件顯然要使原子激發(fā)，必須從外部把足夠的能量輸入給被激發(fā)的原子，對(duì)原子輸入能量的方法有幾種，在任何一種實(shí)際光源中，多種激發(fā)現(xiàn)象都存在。看譜的定性分析課件 以火焰、電弧、火花的及真空放電管等光源而論，快速粒子間相互碰撞（特別是快速電子對(duì)原子的沖擊）是原子或離子激發(fā)的決定因素。如果原子獲得了能量，電子就處在較高能級(jí)的軌道上運(yùn)動(dòng)，這時(shí)，原子處于較高的能級(jí)激發(fā)態(tài)。激發(fā)態(tài)。 價(jià)電子處于激發(fā)態(tài)時(shí)的原子叫激發(fā)態(tài)原子激發(fā)態(tài)原子。 電子由一個(gè)能級(jí)過渡到另一能級(jí)，稱為躍遷躍遷。 看譜的定性分析課件n

5、2：原子的輻射 其在每二個(gè)軌道間向回躍遷時(shí)，下降的這部分能量常以電磁輻射形式釋放出來，即發(fā)射出光來。看譜的定性分析課件 激發(fā)態(tài)原子是不穩(wěn)定的，很快由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，在很短的時(shí)間內(nèi)(約10-8s)就要恢復(fù)到正常狀態(tài)（基態(tài)），電子由激發(fā)態(tài)軌道回到基態(tài)軌道或者幾次在中間軌道停留，再回到基態(tài)軌道。 看譜的定性分析課件 由于原子軌道的能級(jí)是不連續(xù)的，因而電子躍遷時(shí)釋放出的能量也是不連續(xù)的。其能量與光的波長有如下的關(guān)系： E2E1=hc/ E1電子在離核較近的軌道上運(yùn)動(dòng)所具有的能量E2電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)所具有的能量h普郎克常數(shù)其值為6.6210-34焦耳/秒 光的波長 c光速,其值為31010

6、cm/秒看譜的定性分析課件 由上式可知，所發(fā)光的波長也是不連續(xù)的，各軌道所具有的能量是一個(gè)定值，所以電子在兩軌道間躍遷放出的能量是一個(gè)定值，故光的波長也是一個(gè)定值。 看譜的定性分析課件 上式中由于普朗克常數(shù)h和光速c均為常數(shù)，代入上式，則有： 由此可見，譜線的波長僅與原子中兩能級(jí)之間的能量差有關(guān)。nmEEhc0 .1240看譜的定性分析課件 所以只要知道兩個(gè)能級(jí)之間的能量差，就可以求出電子在這兩上能級(jí)之間躍遷時(shí)輻射光的波長?？醋V的定性分析課件n3：原子光譜和離子光譜 如果賦于原子以足夠大的能量，可以使外層電子脫離原于體系，分裂成自由電子和離子。這種現(xiàn)象稱為原子的電離。使原子發(fā)生電離所需要的能量

7、，稱為電離能；對(duì)應(yīng)的電位差值，稱為電離電位。 離子光譜與原子光譜一樣，都是線狀光譜，同一元素的離子光譜與原子光譜是不同的。 看譜的定性分析課件 弧光光源發(fā)射的光譜中，原子譜線較多，離子譜線較少，因而原子線也稱弧光線；火花光源發(fā)射的光譜中，原子譜線較少，離子譜線較多，因而離子線也稱為火花線。在光譜學(xué)中，為了標(biāo)明原子線和離子線，通常在元素符號(hào)后用羅馬數(shù)字表示原子線，表示一線離子線，表示二級(jí)離子線。Si455.30nm是硅原子二級(jí)離子線?？醋V的定性分析課件n4. 共振線、靈敏線、最后線共振線：在圖中，最低的激發(fā)態(tài)E1，又稱為共振態(tài)，由共振態(tài)向基態(tài)躍遷所輻射的譜線稱為共振線；共振態(tài)的激發(fā)所需能量最低，

8、易于激發(fā)，其譜線強(qiáng)度亦最強(qiáng) ?？醋V的定性分析課件 靈敏線：在原子光譜中激發(fā)電位低或易于激發(fā)的譜線（躍遷幾率大的譜線）稱為靈敏線-試樣中某元素的含量很少時(shí)，即可出現(xiàn)的一些譜線。靈敏線多為一些共振線。 最后線：當(dāng)含量減少時(shí)，譜線數(shù)目也減少,剩下最后的幾條譜線叫最后線。 這種消失，首先發(fā)生在激發(fā)能級(jí)較高的較暗線；而激發(fā)能級(jí)最低，強(qiáng)度較大的一些譜線總是最后消失。一般說來，最后線就最靈敏的譜線。 看譜的定性分析課件 最后線不出現(xiàn)并不能絕對(duì)的說明某一元素就不存在。對(duì)看譜分析來說最后線不出現(xiàn)，只說明某一元素在某一含量極根以上不存在。 如光譜中未出現(xiàn)該元素的特征譜線，則并不表示試樣中不含有這種元素，而是表示下

9、述兩種情況： a)試樣中元素的含量低于方法的檢出限； b)元素的特征譜線處于所觀測光譜的波段之外。 因此，進(jìn)行定性分析的方法必須具有盡可能低的檢出限，同時(shí)必須觀察盡可能寬的光譜區(qū)域?？醋V的定性分析課件 各元素的最后線出現(xiàn)時(shí)的濃度是不同的。 最后線的顯現(xiàn)除與含量有關(guān)外，與激發(fā)條件有很大的依賴關(guān)系。 當(dāng)含量較高時(shí)，最后線并不一定是該元素的最強(qiáng)線。 看譜的定性分析課件六. 定性分析前的準(zhǔn)備n1被測樣品做為一個(gè)電極，分析前認(rèn)真清理樣品，去掉樣品表面的沾污和氧化層；n2樣品不能太??；n3輔助電極?？醋V的定性分析課件七. 看譜定性分析常用的方法n1.熟悉鐵譜圖 可見光范圍內(nèi)，鐵譜線的波長都已精確測定，其它

10、元素的靈敏線都內(nèi)插于鐵譜線之間。根據(jù)不同色區(qū)鐵譜線的一些特征，就可以很容易地找到該元素的譜線。 看譜的定性分析課件鐵譜線鐵譜線 波長波長(nm)(nm)讀數(shù)讀數(shù)100606517.499605617.698602718.190558728.989557629.388557229.287556929.473534135.87353393667521539.966520240.265519840.43549574932492050.428487252.41437575.2看譜的定性分析課件2.色散曲線法 色散曲線-看譜鏡指標(biāo)尖端所對(duì)準(zhǔn)的某波長的譜線與對(duì)應(yīng)的鼓輪刻度值繪制的曲線。鼓輪讀數(shù)400 50

11、0 600nm看譜的定性分析課件但需要注意：鼓輪讀數(shù)，包括游標(biāo)在內(nèi)是三位有效數(shù)據(jù)，波長至少五位有效數(shù)據(jù)。 色散曲線的作用僅限于： a)簡便測出所找譜線的大致波長； b)已知某一波長數(shù)據(jù)，找出它在光譜中的大致位置。 正確做法： 依據(jù)鼓輪讀數(shù)找出某一譜線大致位置再辯認(rèn)鄰 近譜線的特征找出某一譜線真正位置。 由于鼓輪刻度指示的波長有誤差，尤其對(duì)一些使 用時(shí)間較長的儀器誤差更大，需要自己繪制色散 曲線。 看譜的定性分析課件n3.波長比較法-鐵光譜比較法 利用鐵譜測定未知譜線的波長。例如：合金鋼光譜中黃色區(qū)兩組三線條，中間出現(xiàn)明亮譜線,考慮到儀器在相近波長部分的色散率變化不大時(shí)，我們就可以根據(jù)兩已知鐵線

12、的波長計(jì)算出X譜線的近似波長值：X譜線近似波長值X= 5501.5+（5565.7- 5501.5）/2=5533.6 測表知這是一條鉬線 。看譜的定性分析課件4.利用鐵譜線確定已知波長的譜線位置例如:觀察Cr5345.8和5348.3兩條鉻線，查一下鐵譜 波長表應(yīng)該在特征鐵譜5339.9和5341.0雙線右邊不遠(yuǎn)位置色散曲線找到兩條鐵譜線位置先觀察不含鉻的鋼樣或純鐵轉(zhuǎn)動(dòng)鼓輪到鐵線Fe5341.0右邊附近出現(xiàn)最后利用被激發(fā)含有被測元素的二元合金等材料，來校正被測譜線的精確位置?？醋V的定性分析課件八. 定性分析用分析線的選擇 一個(gè)元素的最后線就是它的最靈敏線，一些元素的最后線不一定適用于定性分析

13、（或波長不在常用波段內(nèi)，或干擾線較多），因此一些元素的定性分析往往采用該元素特征譜線組。 看譜的定性分析課件九. 光譜背景及抑制1：產(chǎn)生背景的原因分子輻射：形成帶光譜 譜線的擴(kuò)散 由熾熱的電極頭或試樣熔珠所產(chǎn)生的熱輻射，可以在可見光波段和紅外光波段，形成很寬的連續(xù)背景。離子的復(fù)合：火花光譜中，由離子復(fù)合產(chǎn)生的背景較強(qiáng)，尤其在紫外部份。儀器內(nèi)部的散射光也可以形成一定的背景。 看譜的定性分析課件n2：背景的抑制在惰性氣體中激發(fā)樣品，以消除分子輻射產(chǎn)生的背景；利用中間光闌（遮光板）擋住電極頭和試樣熔珠的連續(xù)輻射；由于背景與狹縫寬度成正比，因此為抑制背景，狹縫寬度不宜過大，在不影響光強(qiáng)的前提下，狹縫越窄越好；由于背景與光譜儀的角色散率成反比，因而采用角色散率大的光譜儀，也可降低背景。電弧光譜中，長波背景較大，則盡量選用短波譜線；火花光譜中，短波背景大，應(yīng)盡量選擇長波譜線；避免在強(qiáng)擴(kuò)散線附近選線；為避免氰帶的影響，可不用碳電極。 看譜的定性分析課件十.定性分析注意事項(xiàng)1.正確選擇光源： C，P，S，Si等非金屬元素的激發(fā)電位較高,不用低壓火花他們的特征譜線就不能被激發(fā)出來.同族元素的原子具有相似的外層電子結(jié)構(gòu)也就