08:38:55第二章原子发射光谱分析法一、光谱定性分析Qualitativespectrometricanalysis二、光谱定量分析Quantitativespectrometricanalysis三、特点与应用Featureandapplications第三节定性、定量分析方法Atomicemissionspectrometry,AESQualitativeandquantitativeanalysismethods08:38:55一、光谱定性分析qualitativespectrometricanalysis定性依据:元素不同→电子结构不同→光谱不同→特征光谱1.元素的分析线、最后线、灵敏线分析线:复杂元素的谱线可能多至数千条,只选择其中几条特征谱线检验,称其为分析线;最后线:浓度逐渐减小,谱线强度减小,最后消失的谱线;灵敏线:最易激发的能级所产生的谱线,每种元素都有一条或几条谱线最强的线,即灵敏线。最后线也是最灵敏线;共振线:由第一激发态回到基态所产生的谱线;通常也是最灵敏线、最后线;08:38:552.定性方法标准光谱比较法:最常用的方法,以铁谱作为标准(波长标尺);为什么选铁谱?08:38:55标准光谱比较定性法为什么选铁谱?(1)谱线多:在210~660nm范围内有数千条谱线;(2)谱线间距离分配均匀:容易对比,适用面广;(3)定位准确:已准确测量了铁谱每一条谱线的波长。标准谱图:将其他元素的分析线标记在铁谱上,铁谱起到标尺的作用。谱线检查:将试样与纯铁在完全相同条件下摄谱,将两谱片在映谱器(放大器)上对齐、放大20倍,检查待测元素的分析线是否存在,并与标准谱图对比确定。可同时进行多元素测定。08:38:5508:38:553.定性分析实验操作技术(1)试样处理a.金属或合金可以试样本身作为电极,当试样量很少时,将试样粉碎后放在电极的试样槽内;b.固体试样研磨成均匀的粉末后放在电极的试样槽内;c.糊状试样先蒸干,残渣研磨成均匀的粉末后放在电极的试样槽内。液体试样可采用ICP-AES直接进行分析。(2)实验条件选择a.光谱仪在定性分析中通常选择灵敏度高的直流电弧;狭缝宽度5~7m;分析稀土元素时,由于其谱线复杂,要选择色散率较高的大型摄谱仪。08:38:55b.电极电极材料:采用光谱纯的碳或石墨,特殊情况采用铜电极;电极尺寸:直径约6mm,长3~4mm;试样槽尺寸:直径约3~4mm,深3~6mm;试样量:10~20mg;放电时,碳+氮产生氰(CN),氰分子在358.4~421.6nm产生带状光谱,干扰其他元素出现在该区域的光谱线,需要该区域时,可采用铜电极,但灵敏度低。08:38:55(3)摄谱过程摄谱顺序:碳电极(空白)、铁谱、试样;分段暴光法:先在小电流(5A)激发光源摄取易挥发元素光谱调节光阑,改变暴光位置后,加大电流(10A),再次暴光摄取难挥发元素光谱;采用哈特曼光阑,可多次暴光而不影响谱线相对位置,便于对比。08:38:55二、光谱定量分析quantitativespectrometricanalysis1.光谱半定量分析与目视比色法相似;测量试样中元素的大致浓度范围;应用:用于钢材、合金等的分类、矿石品位分级等大批量试样的快速测定。谱线强度比较法:测定一系列不同含量的待测元素标准光谱系列,在完全相同条件下(同时摄谱),测定试样中待测元素光谱,选择灵敏线,比较标准谱图与试样谱图中灵敏线的黑度,确定含量范围。08:38:552.光谱定量分析(1)发射光谱定量分析的基本关系式在条件一定时,谱线强度I与待测元素含量c关系为:I=aca为常数(与蒸发、激发过程等有关),考虑到发射光谱中存在着自吸现象,需要引入自吸常数b,则:acbIcaIblglglg发射光谱分析的基本关系式,称为塞伯-罗马金公式(经验式)。自吸常数b随浓度c增加而减小,当浓度很小,自吸消失时,b=1。08:38:55(2)内标法基本关系式影响谱线强度因素较多,直接测定谱线绝对强度计算难以获得准确结果,实际工作多采用内标法(相对强度法)。在被测元素的光谱中选择一条作为分析线(强度I),再选择内标物的一条谱线(强度I0),组成分析线对。则:0000bbcaIcaI相对强度R:AcbRcAcacaIIRbbblglglg0000A为其他三项合并后的常数项,内标法定量的基本关系式。08:38:55内标元素与分析线对的选择:a.内标元素可以选择基体元素,或另外加入,含量固定;b.内标元素与待测元素具有相近的蒸发特性;c.分析线对应匹配,同为原子线或离子线,且激发电位相近(谱线靠近),“匀称线对”;d.强度相差不大,无相邻谱线干扰,无自吸或自吸小。08:38:55(3)定量分析方法a.内标标准曲线法由lgR=blgc+lgA以lgR对应lgc作图,绘制标准曲线,在相同条件下,测定试样中待测元素的lgR,在标准曲线上求得未知试样lgc;b.摄谱法中的标准曲线法S=lgR=blgc+lgA在完全相同的条件下,将标准样品与试样在同一感光板上摄谱,由标准试样分析线对的黑度差(S)对lgc作标准曲线(三个点以上,每个点取三次平均值),再由试样分析线对的黑度差,在标准曲线上求得未知试样lgc。该法即三标准试样法。08:38:55c.标准加入法无合适内标物时,采用该法。取若干份体积相同的试液(cX),依次按比例加入不同量的待测物的标准溶液(cO),浓度依次为:cX,cX+cO,cX+2cO,cX+3cO,cX+4cO……在相同条件下测定:RX,R1,R2,R3,R4……。以R对浓度c做图得一直线,图中cX点即待测溶液浓度。R=Acbb=1时,R=A(cx+ci)R=0时,cx=–ci08:38:55三、特点与应用featureandapplications1.特点(1)可多元素同时检测各元素同时发射各自的特征光谱;(2)分析速度快试样不需处理,同时对十几种元素进行定量分析(光电直读仪);(3)选择性高各元素具有不同的特征光谱;(4)检出限较低10~0.1gg-1(一般光源);ngg-1(ICP)(5)准确度较高5%~10%(一般光源);1%(ICP);(6)ICP-AES性能优越线性范围4~6数量级,可测高、中、低不同含量试样;缺点:非金属元素不能检测或灵敏度低。08:38:552.原子发射光谱分析法的应用原子发射光谱分析在鉴定金属元素方面(定性分析)具有较大的优越性,不需分离、多元素同时测定、灵敏、快捷,可鉴定周期表中约70多种元素,长期在钢铁工业(炉前快速分析)、地矿等方面发挥重要作用;在定量分析方面,原子吸收分析有着优越性;80年代以来,全谱光电直读等离子体发射光谱仪发展迅速,已成为无机化合物分析的重要仪器。08:38:55内容选择第一节原子发射光谱分析基本原理basicprincipleofAtomicemissionspectrometry第二节发射光谱分析装置与仪器deviceandinstrumentofAES第三节定性、定量分析方法qualitativeandquantitativeanalysismethod结束