原子發(fā)射光譜法(AES),是利用原子或離子在一定條件下受激而發(fā)射的特征光譜來(lái)研究物質(zhì)化學(xué)組成的分析方法。根據激發(fā)機理不同,原子發(fā)射光譜有3種類(lèi)型:① 原子的核外光學(xué)電子在受熱能和電能激 原子發(fā)射光譜
發(fā)而發(fā)射的光譜,通常所稱(chēng)的原子發(fā)射光譜法是指以電弧、電火花和電火焰( 如ICP等)為激發(fā)光源來(lái)得到原子光譜的分析方法。以化學(xué)火焰為激發(fā)光源來(lái)得到原子發(fā)射光譜的,專(zhuān)稱(chēng)為火焰光度法。②原子核外光學(xué)電子受到光能激發(fā)而發(fā)射的光譜,稱(chēng)為原子熒光(見(jiàn)原子熒光光譜分析)。③原子受到X射線(xiàn)光子或其他微觀(guān)粒子激發(fā)使內層電子電離而出現空穴,較外層的電子躍遷到空穴,同時(shí)產(chǎn)生次級X射線(xiàn)即X射線(xiàn)熒光(見(jiàn)X射線(xiàn)熒光光譜分析)。 在通常的情況下,原子處于基態(tài)。基態(tài)原子受到激發(fā)躍遷到能量較高的激發(fā)態(tài)。激發(fā)態(tài)原子是不穩定的,平均壽命為10-10~10-8秒。隨后激發(fā)原子就要躍遷回到低能態(tài)或基態(tài),同時(shí)釋放出多余的能量,如果以輻射的形式釋放能量,該能量就是釋放光子的能量。因為原子核外電子能量是量子化的,因此伴隨電子躍遷而釋放的光子能量就等于電子發(fā)生躍遷的兩能級的能量差 ,式中h為普朗克常數;c為光速;ν和λ分別為發(fā)射譜線(xiàn)的特征頻率和特征波長(cháng)。 根據譜線(xiàn)的特征頻率和特征波長(cháng)可以進(jìn)行定性分析。常用的光譜定性分析方法有鐵光譜比較法和標準試樣光譜比較法。 原子發(fā)射光譜的譜線(xiàn)強度I與試樣中被測組分的濃度c成正比。據此可以進(jìn)行光譜定量分析。光譜定量分析所依據的基本關(guān)系式是I=acb,式中b是自吸收系數,α為比例系數。為了補償因實(shí)驗條件波動(dòng)而引起的譜線(xiàn)強度變化,通常用分析線(xiàn)和內標線(xiàn)強度比對元素含量的關(guān)系來(lái)進(jìn)行光譜定量分析,稱(chēng)為內標法。常用的定量分析方法是標準曲線(xiàn)法和標準加入法。 原子發(fā)射光譜分析的優(yōu)點(diǎn)是:①靈敏度高。許多元素絕對靈敏度為10-11~10-13克。②選擇性好。許多化學(xué)性質(zhì)相近而用化學(xué)方法難以分別測定的元素如鈮和鉭、鋯和鉿、稀土元素,其光譜性質(zhì)有較大差異,用原子發(fā)射光譜法則容易進(jìn)行各元素的單獨測定。③分析速度快。可進(jìn)行多元素同時(shí)測定。④試樣消耗少(毫克級)。適用于微量樣品和痕量無(wú)機物組分分析,廣泛用于金屬、礦石、合金、和各種材料的分析檢驗。
原子由第一激發(fā)態(tài)到基態(tài)的躍遷: 第一共振線(xiàn),最易發(fā)生,能量最小;原子獲得足夠的能量(電離能)產(chǎn)生電離,失去一個(gè)電子,一次電離。 離子由第一激發(fā)態(tài)到基態(tài)的躍遷(離子發(fā)射的譜線(xiàn)):電離線(xiàn),其與電離能大小無(wú)關(guān),離子的特征共振線(xiàn)。 原子譜線(xiàn)表:I 表示原子發(fā)射的譜線(xiàn); II 表示一次電離離子發(fā)射的譜線(xiàn); III表示二次電離離子發(fā)射的譜線(xiàn); Na 能級圖 由各種高能級躍遷到同一低能級時(shí)發(fā)射的一系列光譜線(xiàn); K 元素的能級圖 Mg 元素的能級圖 Mg:I 285.21 nm ;II 280.27 nm;
原子由某一激發(fā)態(tài) i 向低能級 j 躍遷,所發(fā)射的譜線(xiàn)強度與激發(fā)態(tài)原子數成正比。 在熱力學(xué)平衡時(shí),單位體積的基態(tài)原子數N0與激發(fā)態(tài)原子數Ni的之間的分布遵守玻耳茲曼分布定律: gi 、g0為激發(fā)態(tài)與基態(tài)的統計權重; Ei :為激發(fā)能;k為玻耳茲曼常數;T為激發(fā)溫度; 發(fā)射譜線(xiàn)強度: 影響譜線(xiàn)強度的因素: (1)激發(fā)能越小,譜線(xiàn)強度越強; (2)溫度升高,譜線(xiàn)強度增大,但易電離。
現代儀器分析主要分析方法有:
1、光學(xué)分析法:
1)原子光譜法(原子發(fā)射光譜法;原子吸收光譜法;原子熒光光譜法);
2)分子光譜法(紫外分光光度法;可見(jiàn)分光光度法;紅外分光光度法);
2、電化學(xué)分析法:
1)電導分析法;2)電位分析法;3)庫倫分析法;4)極譜分析法;
3、色譜分析法:
1)氣相色譜法; 2)高壓液相分析法;
4、核磁共振分析法
5、質(zhì)譜法
分為光譜法、色譜法和質(zhì)譜法三種類(lèi)型。
1. 光譜法可以分為原子光譜(主要用來(lái)測定元素含量的,包括原子吸收光譜、原子發(fā)射光譜、原子熒光光譜、X射線(xiàn)熒光光譜,電感耦合等離子發(fā)射光譜等),分子光譜(確定或者輔助確定分子結構的,包括紫外光譜、紅外光譜,核磁共振譜等。)
2. 色譜法大致有:氣相色譜、液相色譜、凝膠色譜、離子色譜等。
3. 此外,電泳技術(shù)和色譜技術(shù)有一定的相似,但是一般區別對待。
4. 色譜與電泳技術(shù)用作混合物的分離,具備一定的定性功能。
5. 質(zhì)譜用來(lái)確定分子結構。
6. 此外 還有其他的儀器分析技術(shù) 限于個(gè)人的知識水平有限,請樓下補全
1. 根據測量原理和信號特點(diǎn),儀器分析方法可分為四類(lèi)。
2. 它們分別是:光學(xué)分析法、電化學(xué)分析、色譜法和其它儀器分析。
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