1、10 07 13 一 光谱定性分析qualitativespectrometricanalysis二 光谱定量分析quantitativespectrometricanalysis三 特点与应用featureandapplications 第四节定性 定量分析方法 atomicemissionspectrometry AES qualitativeandquantitativeanalysismethods 10 07 13 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
2、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 10 07 13 2 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 10 07 13 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
3、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 10 07 13 10 07 13 3 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
4、狭缝宽度5 7 m 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 10 07 13 b 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 10 07 13 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
5、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 10 07 13 二 光谱定量分析quantitativespectrometricanalysis 1 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 10 07 13 2 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
6、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 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 10 07 13 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 相对强度R A为其他三项合并后的常数项 内标法定量的基本关系式 10 07 13 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
7、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 10 07 13 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
8、求得未知试样lgc 该法即三标准试样法 10 07 13 c 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 ci 10 07 13 三 特点与应用featureandapplications 1 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
9、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 1 g g 1 一般光源 ng g 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 10 07 13 2 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
