石河子大学：《仪器分析》课程PPT教学课件（化工仪器分析及实验）第2章 原子发射光谱法 Atomic Emission Spectrometry , AES

第2章 原子发射光谱法 Atomic Emission Spectrometry,AES

第2章 原子发射光谱法 Atomic Emission Spectrometry , AES

原子光谱和分子光谱 学光谱可分为原子光谱、分子光谱。 原子光谱产生于原子外层电子能级的跃迁。它包 括原子核外电子吸收光子能量形成的光谱称原子 吸收光谱(AAS)。原子核外电子发射光子形成 的光谱称原子发射光谱(AES)、以及原子荧光 光谱(AFS)、X射线荧光光谱法(XFS)

原子光谱和分子光谱 光学光谱可分为原子光谱、分子光谱。 原子光谱产生于原子外层电子能级的跃迁。它包 括原子核外电子吸收光子能量形成的光谱称原子 吸收光谱（AAS）。原子核外电子发射光子形成 的光谱称原子发射光谱（AES）、以及原子荧光 光谱（AFS）、 X射线荧光光谱法（XFS）

原子光谱和分子光谱 原子光谱反映原子或离子的性质而与原 子或离子来源的分子状态无关。确定试 样物质的元素组成和含量。不能给出物 质分子结构的信息。 ■原子光谱为线状光谱

◼ 原子光谱反映原子或离子的性质而与原 子或离子来源的分子状态无关。确定试 样物质的元素组成和含量。不能给出物 质分子结构的信息。 ◼ 原子光谱为线状光谱 原子光谱和分子光谱

原子光谱和分子光谱 原子光谱 核外电子运动状态 原子核外电子的运动状态可以用主量子数、角量子数、磁量 子数、自旋量子数来描述。 1、n决定电子的能量和电子离核的远近。 取值：K、L、M、N。 2、L决定角动量的大小及电子轨道的形状。 符号：S,p,d,f L=0,1,2,3.,(n-1) 3、磁量子数决定磁场中电子轨道在空间的伸展的方向。 4、自旋量子数s决定电子自旋的方向，顺磁场和逆磁场 ms=1/2,-1/2

原子光谱和分子光谱 一、原子光谱 （一）核外电子运动状态 原子核外电子的运动状态可以用主量子数、角量子数、磁量 子数、自旋量子数来描述。 1、n决定电子的能量和电子离核的远近。 取值：K、L、M、N。 2、L决定角动量的大小及电子轨道的形状。 符号: s, p, d, f L=0,1,2,3.,(n-1) 3、磁量子数m决定磁场中电子轨道在空间的伸展的方向。 4、自旋量子数ms决定电子自旋的方向，顺磁场和逆磁场 ms=1/2,-1/2

原子光谱和分子光谱 核外电子的运动状态依据泡利不相容原理、能量 最低原理和洪德规则，对核外电子进行排布。 例如：钠原子核外电子构型： 1s22s22p63s1 价电子构型：3s1 (n=3,=0,m=0,ms=1/20r-1/2) 若有多个价电子的原子，每个价电子都可能跃迁而产生光谱， 同时各个价电子之间还存在相互作用，原子的能级常用光谱项 来描述

例如：钠原子核外电子构型： 1s22s22p63s1 价电子构型：3s1 （n=3, l=0,m=0,ms=1/2 or –1/2) 若有多个价电子的原子，每个价电子都可能跃迁而产生光谱， 同时各个价电子之间还存在相互作用，原子的能级常用光谱项 来描述。 原子光谱和分子光谱 核外电子的运动状态依据泡利不相容原理、能量 最低原理和洪德规则，对核外电子进行排布

原子光谱和分子光谱 光谱项 原子的能量状态需要用光谱项来表征。 N2s+iLj 其中n为主量子数，L为总角量子数 L=∑L; S为总自旋量子数，S=2m,1 J内量子数，是由于轨道运动和自旋运动的相互作 用，即轨道磁距与自旋磁距的相互影响而得出的

原子光谱和分子光谱 （二）光谱项 原子的能量状态需要用光谱项来表征。 N2s+1LJ 其中n为主量子数，L为总角量子数 L=∑Li S为总自旋量子数，S=Σms , I J内量子数，是由于轨道运动和自旋运动的相互作 用，即轨道磁距与自旋磁距的相互影响而得出的

第二节原子光谱和分子光谱 光谱项n2+lL 符号2s+1称为光谱项的多重性，表 示内量子数J可取值的数目，表示同一光谱项中包含J 不同，能量相近的能量状态数。 光谱支项：n2S+L,J值不同的光谱项 J=L+S 例如：L=2,S=1则J=3,2,1 由于L>S,2s+1=3,则有3个J值可取。 若L=0,S=1/2,由于L<S,J可取2L+1个值即1个值，J=1/2

第二节 原子光谱和分子光谱 光谱项 符号2s+1称为光谱项的多重性，表 示内量子数J可取值的数目，表示同一光谱项中包含J 不同，能量相近的能量状态数。 光谱支项： J值不同的光谱项 J=L+S 例如：L=2，S=1则J=3，2，1 由于L>S，2s+1=3,则有3个J值可取。 若L=0，S=1/2，由于L<S，J可取2L+1个值即1个值，J=1/2。 n L 2S +1 J S n L 2 +1

原子光谱和分子光谱 例如：Zn原子价电子为4s2,即 (n=4,L=0,S=0,J=0) 光谱项为：4S0 在外磁场作用下，光谱支项会进一步分裂，每个光谱 支项包括2J+1个能量状态，在没有外磁场的作用时， 它们的能级是相同的；有外磁场时，由于原子磁距与 外加磁场的作用，简并的能级分裂为2J+1个能级，用 g=2J+1表示简并度，原子在这些状态上具有相同的概 率分布，由于这些简并引起概率称统计权重

原子光谱和分子光谱 例如：Zn 原子价电子为4s2 ,即 （n=4,L=0,S=0,J=0) 光谱项为：4 1S0 在外磁场作用下，光谱支项会进一步分裂，每个光谱 支项包括2J+1个能量状态，在没有外磁场的作用时， 它们的能级是相同的；有外磁场时，由于原子磁距与 外加磁场的作用，简并的能级分裂为2J+1个能级，用 g=2J+1表示简并度，原子在这些状态上具有相同的概 率分布，由于这些简并引起概率称统计权重

例如：Na原子的基态电子结构是： (1s)2(2s)2(2p)6(3s)1 价电子为(3s)1 32P12 32P32 n=3;L=0;S=J=% 只有一个光谱支项为： 32S12 钠原子的第一激发态的光学电子是(3p) L=1,S=1/2,2S+1=2,J=1/2、3/2, 32S12 故有两个光谱支项，32P1/2 与 32P32 Na588.996nm Na589.593nm

例如：Na原子的基态电子结构是： （1s）2（2s）2（2p）6（3s）1 价电子为（3s）1 n = 3； L = 0; S = ½ J = ½ 只有一个光谱支项为: 3 2S1/2 钠原子的第一激发态的光学电子是(3p)1 L=1，S=1/2，2S+1=2，J=1/2、3/2， 故有两个光谱支项，3 2P1/2 与 3 2P3/2 3 2S1/2 3 2P1/2 3 2P3/2 Na 588.996nm Na 589.593nm

例2 镁原子 基态的电子组态是3s2,L=0,S=0,2S+1=1,J=031S0 镁原子第一激发态的电子组态是3s3p 由于L=1,S=0、1,2S+1=1或3，有两个光谱项： 3P,当S-0,J=1,只有光谱支项3P1 33P,当S=1,J=2,1,0,故有三个光谱支项

例2 镁原子 基态的电子组态是3s2 , L=0，S=0， 2S+1=1， J=0 3 1 s0 镁原子第一激发态的电子组态是3s13p1 由于L=1，S=0、1，2S+1=1或3，有两个光谱项： 3 1PJ 当S=0 ，J=1，只有光谱支项 3 1P1 3 3PJ 当S=1 ，J=2，1，0，故有三个光谱支项