内蒙古大学：《仪器分析化学》课程教学资源（PPT课件）第十三章 原子发射光谱分析法 第四节 定性、定量分析方法

第十三章 一、光谱定性分析 原子发射光谱 qualitative spectrometric 分析法 analysis 二、光谱定量分析 atomic emission spectrometry,AES quantitative spectrometric analysis 第四节 三、特点与应用 定性、定量分析方法 feature and applications qualitative and quantitative analysis methods 下一页 23:10:54

23:10:54 第十三章 原子发射光谱 分析法 一、光谱定性分析 qualitative spectrometric analysis 二、光谱定量分析 quantitative spectrometric analysis 三、特点与应用 feature and applications 第四节 定性、定量分析方法 atomic emission spectrometry,AES qualitative and quantitative analysis methods

光谱定性分析 qualitative spectrometric analysis 定性依据：元素不同→电子结构不同→光谱不同一特征光谱 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； 23:10:54

23:10:54 一、 光谱定性分析 qualitative spectrometric analysis 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；

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？ Sn 0 0 Pb CoCo Sn Sn w2) TeTe wTa例 Ta Ag AS Sb 元素 谱线 谱 235.06.0 7.0 /nn 8.09.02400 1.0 2.0 3.0 4.0 245.0 6.0 图 元素标准光谱图 23:10:54

23:10:54 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？

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。 23:10:54

23:10:54 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

表 光谱定性分析灵敏度表 被分析元素 分析灵敏度/% C,Se 1~10-1 As,Ce,Ir,Os,Sm,Te,Th,U,W 10-1~10-2 Au,B,Bi,Co,Dy,Er,Eu,Hg,Gd,Ho,La, Mn,Mo,Nb,Nd,P,Pd,Pr,Pt,Rb,Rn,Ru, 10-2~10-3 S,Sb,Sn,Si,Ta,Tb,Ti,Tl,V,Zn,Zr Al,Cd,Cr,Cs,F,Fe,Ga,Ge,In,Mg,Ni, 10-3~10-4 Pb,Sc,Y,Yb Ag,Be,Cu,Ba,Sr,Ca 10-4~10-5 Cs,K,Li,Na,Rb 10-5~10-6 23:10:54

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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；狭缝宽度5 ~7μm;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。 23:10:54

23:10:54 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；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

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 上电极 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。 带试样槽的下电极 (剖面) 23:10:54

23:10:54 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3～4 mm； 试样槽尺寸：直径约3～4 mm， 深3～6 mm； 试样量：10 ～20mg ； 放电时，碳+氮产生氰 (CN)， 氰分子在358.4～ 421.6 nm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

(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 插入 置，便于对比。 狭缝 W 哈特曼光阑 23:10:54

23:10:54 （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

二、 光谱定量分析 quantitative spectrometric analysis 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。 铁谱 A/nn 235.06.0 7.0 8.0 9.0 240.0 .0 20 .0 4.0 245.06.0 23:10:54

23:10:54 二、 光谱定量分析 quantitative spectrometric analysis 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

2.光谱定量分析 ()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=ac α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： I=a.cb lg I =blg c+lg a 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。 23:10:54

23:10:54 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 = a c a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： I b c a I a c b lg = lg +lg =  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