六章原子發(fā)射光譜分析法-ppt課件

1、第六章第六章 原子發(fā)射光譜原子發(fā)射光譜分析法分析法 一、光譜定性分析一、光譜定性分析qualitative spectrometric analysis二、光譜定量分析二、光譜定量分析quantitative spectrometric analysis三、特點(diǎn)與運(yùn)用三、特點(diǎn)與運(yùn)用feature and applications 第四節(jié)第四節(jié) 定性、定量分析方法定性、定量分析方法atomic emission spectrometry,AESqualitative and quantitative analysis methods 一、 光譜定性分析 qualitative spectrome

2、tric analysis定性根據(jù)：元素不同定性根據(jù)：元素不同電子構(gòu)造不同電子構(gòu)造不同光譜不同光譜不同特征光譜特征光譜1. 元素的分析線(xiàn)、最后線(xiàn)、靈敏線(xiàn)元素的分析線(xiàn)、最后線(xiàn)、靈敏線(xiàn)分析線(xiàn)：復(fù)雜元素的譜線(xiàn)能夠多至數(shù)千條，只選擇其中幾條分析線(xiàn)：復(fù)雜元素的譜線(xiàn)能夠多至數(shù)千條，只選擇其中幾條特征譜線(xiàn)檢驗(yàn)，稱(chēng)其為分析線(xiàn)；特征譜線(xiàn)檢驗(yàn)，稱(chēng)其為分析線(xiàn)；最后線(xiàn)：濃度逐漸減小，譜線(xiàn)強(qiáng)度減小，最后消逝的譜線(xiàn)；最后線(xiàn)：濃度逐漸減小，譜線(xiàn)強(qiáng)度減小，最后消逝的譜線(xiàn)；靈敏線(xiàn)：最易激發(fā)的能級(jí)所產(chǎn)生的譜線(xiàn)，每種元素都有一條靈敏線(xiàn)：最易激發(fā)的能級(jí)所產(chǎn)生的譜線(xiàn)，每種元素都有一條或幾條譜線(xiàn)最強(qiáng)的線(xiàn)，即靈敏線(xiàn)。最后線(xiàn)也是最靈敏線(xiàn)；或

3、幾條譜線(xiàn)最強(qiáng)的線(xiàn)，即靈敏線(xiàn)。最后線(xiàn)也是最靈敏線(xiàn)；共振線(xiàn)：由第一激發(fā)態(tài)回到基態(tài)所產(chǎn)生的譜線(xiàn)；通常也是最共振線(xiàn)：由第一激發(fā)態(tài)回到基態(tài)所產(chǎn)生的譜線(xiàn)；通常也是最靈敏線(xiàn)、最后線(xiàn)；靈敏線(xiàn)、最后線(xiàn)； 2. 2. 定性方法定性方法規(guī)范光譜比較法：規(guī)范光譜比較法： 最常用的方法，以鐵譜作為規(guī)范最常用的方法，以鐵譜作為規(guī)范(波長(zhǎng)標(biāo)尺波長(zhǎng)標(biāo)尺)；為什么選鐵譜？；為什么選鐵譜？ 規(guī)范光譜比較定性法規(guī)范光譜比較定性法 為什么選鐵譜？為什么選鐵譜？1譜線(xiàn)多：在譜線(xiàn)多：在210660nm范圍內(nèi)有約范圍內(nèi)有約4600條譜線(xiàn)；條譜線(xiàn)；2譜線(xiàn)間間隔分配均勻：容易對(duì)比，適用面廣；譜線(xiàn)間間隔分配均勻：容易對(duì)比，適用面廣；3定位準(zhǔn)確：

4、已準(zhǔn)確丈量了鐵譜每一條譜線(xiàn)的波長(zhǎng)。定位準(zhǔn)確：已準(zhǔn)確丈量了鐵譜每一條譜線(xiàn)的波長(zhǎng)。 規(guī)范譜圖：將其他元素的分析線(xiàn)標(biāo)志在鐵譜上，鐵譜起規(guī)范譜圖：將其他元素的分析線(xiàn)標(biāo)志在鐵譜上，鐵譜起到標(biāo)尺的作用。到標(biāo)尺的作用。 譜線(xiàn)檢查：將試樣與純鐵在完全一樣條件下攝譜，將兩譜譜線(xiàn)檢查：將試樣與純鐵在完全一樣條件下攝譜，將兩譜片在映譜器片在映譜器(放大器放大器)上對(duì)齊、放大上對(duì)齊、放大20倍，檢查待測(cè)元素的分倍，檢查待測(cè)元素的分析線(xiàn)能否存在，并與規(guī)范譜圖對(duì)比確定?？赏瑫r(shí)進(jìn)展多元素析線(xiàn)能否存在，并與規(guī)范譜圖對(duì)比確定?？赏瑫r(shí)進(jìn)展多元素測(cè)定。測(cè)定。 3. 3. 定性分析實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)定性分析實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)(1) 試樣處置試樣

5、處置 a. 金屬或合金可以試樣本身作為電極，當(dāng)試樣量很少時(shí)，金屬或合金可以試樣本身作為電極，當(dāng)試樣量很少時(shí)，將試樣粉碎后放在電極的試樣槽內(nèi)；將試樣粉碎后放在電極的試樣槽內(nèi)； b. 固體試樣研磨成均勻的粉末后放在電極的試樣槽內(nèi)；固體試樣研磨成均勻的粉末后放在電極的試樣槽內(nèi)； c. 糊狀試樣先蒸干，殘?jiān)心コ删鶆虻姆勰┖蠓旁陔姌O的糊狀試樣先蒸干，殘?jiān)心コ删鶆虻姆勰┖蠓旁陔姌O的試樣槽內(nèi)。液體試樣可采用試樣槽內(nèi)。液體試樣可采用ICP-AES直接進(jìn)展分析。直接進(jìn)展分析。(2) 實(shí)驗(yàn)條件選擇實(shí)驗(yàn)條件選擇 a. 光譜儀光譜儀 在定性分析中通常選擇靈敏度高的直流電??；狹縫寬度在定性分析中通常選擇靈敏度高的直

6、流電??；狹縫寬度57m；分析稀土元素時(shí)，由于其譜線(xiàn)復(fù)雜，要選擇色散率；分析稀土元素時(shí)，由于其譜線(xiàn)復(fù)雜，要選擇色散率較高的大型攝譜儀。較高的大型攝譜儀。 b. b. 電極電極電極資料：采用光譜純的碳或石墨，特殊情況采用銅電極；電極尺寸：直徑約6mm，長(zhǎng)34 mm；試樣槽尺寸：直徑約34 mm， 深36 mm； 試樣量：10 20mg ； 放電時(shí)，碳+氮產(chǎn)生氰 (CN)，氰分子在358.4 421.6 nm產(chǎn)生帶狀光譜，干擾其他元素出如今該區(qū)域的光譜線(xiàn)，需求該區(qū)域時(shí)，可采用銅電極，但靈敏度低。 3 3攝譜過(guò)程攝譜過(guò)程 攝譜順序：碳電極攝譜順序：碳電極(空白空白)、鐵譜、試樣；、鐵譜、試樣； 分段暴

7、光法：先在小電流分段暴光法：先在小電流(5A)激發(fā)光源攝取易揮發(fā)元素激發(fā)光源攝取易揮發(fā)元素光譜調(diào)理光闌，改動(dòng)暴光位置后，加大電流光譜調(diào)理光闌，改動(dòng)暴光位置后，加大電流(10A)，再次暴光，再次暴光攝取難揮發(fā)元素光譜；攝取難揮發(fā)元素光譜； 采用哈特曼光闌，可多次暴光而不影響譜線(xiàn)相對(duì)位置，便于對(duì)比。二、二、 光譜定量分析光譜定量分析 quantitative spectrometric analysis1. 1. 光譜半定量分析光譜半定量分析 與目視比色法類(lèi)似；丈量試樣中元素的大與目視比色法類(lèi)似；丈量試樣中元素的大致濃度范圍；致濃度范圍； 運(yùn)用：用于鋼材、合金等的分類(lèi)、礦石檔運(yùn)用：用于鋼材、合金等

8、的分類(lèi)、礦石檔次分級(jí)等大批量試樣的快速測(cè)定。次分級(jí)等大批量試樣的快速測(cè)定。 譜線(xiàn)強(qiáng)度比較法：測(cè)定一系列不同含量的譜線(xiàn)強(qiáng)度比較法：測(cè)定一系列不同含量的待測(cè)元素規(guī)范光譜系列，在完全一樣條件下待測(cè)元素規(guī)范光譜系列，在完全一樣條件下( (同時(shí)攝同時(shí)攝譜譜) )，測(cè)定試樣中待測(cè)元素光譜，選擇靈敏線(xiàn)，比較，測(cè)定試樣中待測(cè)元素光譜，選擇靈敏線(xiàn)，比較規(guī)范譜圖與試樣譜圖中靈敏線(xiàn)的黑度，確定含量范規(guī)范譜圖與試樣譜圖中靈敏線(xiàn)的黑度，確定含量范圍。圍。 2. 光譜定量分析(1) 發(fā)射光譜定量分析的根本關(guān)系式發(fā)射光譜定量分析的根本關(guān)系式 在條件一定時(shí)，譜線(xiàn)強(qiáng)度在條件一定時(shí)，譜線(xiàn)強(qiáng)度I 與待測(cè)元素含量與待測(cè)元素含量c關(guān)關(guān)

9、系為：系為： I = a c a為常數(shù)為常數(shù)(與蒸發(fā)、激發(fā)過(guò)程等有關(guān)與蒸發(fā)、激發(fā)過(guò)程等有關(guān))，思索到發(fā)，思索到發(fā)射光譜中存在著自吸景象，需求引入自吸常數(shù)射光譜中存在著自吸景象，需求引入自吸常數(shù) b ，那么：那么：acbIcaIblglglg 發(fā)射光譜分析的根本關(guān)系式，稱(chēng)為塞伯-羅馬金公式閱歷式。自吸常數(shù) b 隨濃度c添加而減小，當(dāng)濃度很小，自吸消逝時(shí)，b=1。 (2) (2) 內(nèi)標(biāo)法根本關(guān)系式內(nèi)標(biāo)法根本關(guān)系式 影響譜線(xiàn)強(qiáng)度要素較多，直接測(cè)定譜線(xiàn)絕對(duì)強(qiáng)度計(jì)算難以影響譜線(xiàn)強(qiáng)度要素較多，直接測(cè)定譜線(xiàn)絕對(duì)強(qiáng)度計(jì)算難以獲得準(zhǔn)確結(jié)果，實(shí)踐任務(wù)多采用內(nèi)標(biāo)法相對(duì)強(qiáng)度法。獲得準(zhǔn)確結(jié)果，實(shí)踐任務(wù)多采用內(nèi)標(biāo)法相對(duì)強(qiáng)

10、度法。 在被測(cè)元素的光譜中選擇一條作為分析線(xiàn)在被測(cè)元素的光譜中選擇一條作為分析線(xiàn)(強(qiáng)度強(qiáng)度I)，再選擇，再選擇內(nèi)標(biāo)物的一條譜線(xiàn)內(nèi)標(biāo)物的一條譜線(xiàn)(強(qiáng)度強(qiáng)度I0)，組成分析線(xiàn)對(duì)。那么：，組成分析線(xiàn)對(duì)。那么： 0000bbcaIcaI 相對(duì)強(qiáng)度相對(duì)強(qiáng)度R： AcbRcAcacaIIRbbblglglg0000 A為其他三項(xiàng)合并后的常數(shù)項(xiàng)，內(nèi)標(biāo)法定量的根本關(guān)系式。為其他三項(xiàng)合并后的常數(shù)項(xiàng)，內(nèi)標(biāo)法定量的根本關(guān)系式。內(nèi)標(biāo)元素與分析線(xiàn)對(duì)的選擇：內(nèi)標(biāo)元素與分析線(xiàn)對(duì)的選擇：a. 內(nèi)標(biāo)元素可以選擇基體元素，或另外參與，含量固定；b. 內(nèi)標(biāo)元素與待測(cè)元素具有相近的蒸發(fā)特性；c. 分析線(xiàn)對(duì)應(yīng)匹配，同為原子線(xiàn)或離子線(xiàn)，

11、且激發(fā)電位相近(譜線(xiàn)接近)，“勻稱(chēng)線(xiàn)對(duì)； d. 強(qiáng)度相差不大，無(wú)相鄰譜線(xiàn)干擾，無(wú)自吸或自吸小。 (3) (3) 定量分析方法定量分析方法 a. 內(nèi)標(biāo)規(guī)范曲線(xiàn)法內(nèi)標(biāo)規(guī)范曲線(xiàn)法 由由 lgR = blgc +lgA 以以lgR 對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)lgc 作圖，繪制規(guī)范曲線(xiàn)，在一樣條件下，測(cè)作圖，繪制規(guī)范曲線(xiàn)，在一樣條件下，測(cè)定試樣中待測(cè)元素的定試樣中待測(cè)元素的lgR，在規(guī)范曲線(xiàn)上求得未知試樣，在規(guī)范曲線(xiàn)上求得未知試樣lgc； b. 攝譜法中的規(guī)范曲線(xiàn)法攝譜法中的規(guī)范曲線(xiàn)法 S = lgR = blgc + lgA 在完全一樣的條件下，將規(guī)范樣品與試樣在同一感光板上在完全一樣的條件下，將規(guī)范樣品與試樣在同一感

12、光板上攝譜，由規(guī)范試樣分析線(xiàn)對(duì)的黑度差攝譜，由規(guī)范試樣分析線(xiàn)對(duì)的黑度差( S )對(duì)對(duì)lgc作規(guī)范曲線(xiàn)作規(guī)范曲線(xiàn)(三個(gè)點(diǎn)以上，每個(gè)點(diǎn)取三次平均值三個(gè)點(diǎn)以上，每個(gè)點(diǎn)取三次平均值)，再由試樣分析線(xiàn)對(duì)的黑，再由試樣分析線(xiàn)對(duì)的黑度差度差,在規(guī)范曲線(xiàn)上求得未知試樣在規(guī)范曲線(xiàn)上求得未知試樣lgc 。該法即三規(guī)范試樣法。該法即三規(guī)范試樣法。 c. c.規(guī)范參與法規(guī)范參與法 無(wú)適宜內(nèi)標(biāo)物時(shí)，采用該法。取假設(shè)干份體積一樣的試液cX，依次按比例參與不同量的待測(cè)物的規(guī)范溶液cO，濃度依次為： cX ， cX +cO ， cX +2cO ， cX +3cO ， cX +4 cO 在一樣條件下測(cè)定：RX，R1，R2，R3

13、，R4。 以R對(duì)濃度c做圖得不斷線(xiàn)，圖中cX點(diǎn)即待測(cè)溶液濃度。 R=Acbb=1時(shí)，R=A(cx+ci )R=0時(shí)， cx = ci 三、特點(diǎn)與運(yùn)用三、特點(diǎn)與運(yùn)用 feature and applications feature and applications 1. 1. 特點(diǎn)特點(diǎn) (1) (1)可多元素同時(shí)檢測(cè)可多元素同時(shí)檢測(cè) 各元素同時(shí)發(fā)射各自的特各元素同時(shí)發(fā)射各自的特征光譜；征光譜； (2) (2)分析速度快分析速度快 試樣不需處置，同時(shí)對(duì)十幾種元試樣不需處置，同時(shí)對(duì)十幾種元素進(jìn)展定量分析素進(jìn)展定量分析( (光電直讀儀光電直讀儀) )； (3) (3)選擇性高選擇性高 各元素具有不同的

14、特征光譜；各元素具有不同的特征光譜； (4) (4)檢出限較低檢出限較低 10 100.10.1g g g-1(g-1(普通光源普通光源) )；ngng g-1(ICPg-1(ICP (5) (5)準(zhǔn)確度較高準(zhǔn)確度較高 5% 5%10% (10% (普通光源；普通光源； 1% 1% (ICP) (ICP) ； (6)ICP-AES (6)ICP-AES性能優(yōu)越性能優(yōu)越 線(xiàn)性范圍線(xiàn)性范圍4 46 6數(shù)量級(jí)，可數(shù)量級(jí)，可測(cè)高、中、低不同含量試樣；測(cè)高、中、低不同含量試樣； 缺陷：非金屬元素不能檢測(cè)或靈敏度低。缺陷：非金屬元素不能檢測(cè)或靈敏度低。2.2.原子發(fā)射光譜分析法的運(yùn)用原子發(fā)射光譜分析法的運(yùn)

15、用 原子發(fā)射光譜分析在鑒定金屬元素方面定性分析具有較大的優(yōu)越性，不需分別、多元素同時(shí)測(cè)定、靈敏、快捷，可鑒定周期表中約70多種元素，長(zhǎng)期在鋼鐵工業(yè)爐前快速分析、地礦等方面發(fā)揚(yáng)重要作用； 在定量分析方面，原子吸收分析有著優(yōu)越性； 80年代以來(lái)，全譜光電直讀等離子體發(fā)射光譜儀開(kāi)展迅速，已成為無(wú)機(jī)化合物分析的重要儀器。內(nèi)容選擇：內(nèi)容選擇：第一節(jié)第一節(jié) 原子發(fā)射光譜分析根本原理原子發(fā)射光譜分析根本原理basic principle of atomic emission basic principle of atomic emission spectrometryspectrometry第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)射光譜分析安裝與儀器發(fā)射光譜分析安裝與儀器device and instrum