北京化工大学:《仪器分析》课程电子教案(课件讲稿)第三章 原子发射光谱法 Atomic Emission Spectroscopy(AES)

yof Che 原子发射光谱 国国 冬基本理论 仪器 ”实验技术 应用
原子发射光谱 基本理论 仪器 应用 实验技术 2

基本理论 国国 义什么是原子发射光谱法 ”原子结构及原子光谱的产生 ”谱线强度与试样中元素浓度的关系
基本理论 什么是原子发射光谱法 原子结构及原子光谱的产生 谱线强度与试样中元素浓度的关系 3

y of Cho 基本理论 一、什么是原子发射光谱法 气态原子或离子吸收能量,核外电子从基态跃 迁到邀发态,由于电子处于能量较高的激发态, 原子不稳定,经过108s的时间,电子就会从高能 量状态返回低能量状态,下降的这部分能量以电 磁辐射即光的形式释放出来,产生一定波长的光 谱。依据所发射的特征光谱的波长和强度可以进 行元素的定性与定量分析
基本理论 气态原子或离子吸收能量,核外电子从基态跃 迁到激发态,由于电子处于能量较高的激发态, 原子不稳定,经过10-8s的时间,电子就会从高能 量状态返回低能量状态,下降的这部分能量以电 磁辐射即光的形式释放出来,产生一定波长的光 谱。依据所发射的特征光谱的波长和强度可以进 行元素的定性与定量分析。 一、什么是原子发射光谱法 4

基本理论 一、什么是原子发射光谱法 气态原子或离子 如何获得 能量 。如何提供 从基态跃迁到激发态 有何规律 波长 由什么因素决定 强度 -…如何测量 定性与定量分析 …方法
气态原子或离子 --- 如何获得 能量 --- 如何提供 从基态跃迁到激发态 --- 有何规律 波长 --- 由什么因素决定 强度 --- 如何测量 定性与定量分析 --- 方法 基本理论 一、什么是原子发射光谱法 5

基本理论 二、原子结构及原子光谱的产生 1.原子结构 ·原子由原子核和核外电子组成 ?电子具有一定能量且按能量高低分布 “电子能量高低与其在核外运动状态有关
二、原子结构及原子光谱的产生 二、原子结构及原子光谱的产生 1. 原子结构 原子由原子核和核外电子组成 原子由原子核和核外电子组成 电子具有一定能量且按能量高低分布 电子具有一定能量且按能量高低分布 电子能量高低与其在核外运动状态有关 电子能量高低与其在核外运动状态有关 基本理论 6

原子结构及原子光谱的产生 ”用量子理论描述每个电子的运动状态 单个价电子运动状态 主量子数n n=1,2,3,4..电子层 角量子数1 =0,1,2,3.,n-1,电子云形状 符号:S,P,d,f.… 磁量子数m=0,±1,士2,..,±l 有2什1个值电子云空间伸展方向 自旋磁量子数m,m,=±1/2,电子自旋
原子结构及原子光谱的产生 用量子理论描述每个电子的运动状态 主量子数n n=1 , 2 , 3 ,4…电子层 角量子数l l=0 , 1 , 2 , 3… ,n- 1,电子云形状 符号:s, p, d, f… 磁量子数m m=0 , ± 1 , ± 2 , … , ± l 有 2 l+1个值 电子云空间伸展方向 自旋磁量子数 ms m s= ±1/2, 电子自旋 单个价电子运动状态 7

原子结构及原子光谱的产生 多个价电子的运动状态 N一主量子数 L一总角量子数,为1的矢量和 L=Zl, L=(U+l2),(L7+l2I),(L14l2-2),,-2l S一总自旋量子数,为各个m,的矢量和S=∑m, 取值:0,±1/2,±1,±3/2,±2,… J一内量子数,J=L+S 取值:J=(L+S),(L+S-1),(亿+S-2),…,L-S 当L≥S,J=L+S到L-S,有(2S+1)个取值 当LS,J=S+L到S-L,有(2L+1ノ个取值
多个价电子的运动状态 N — 主量子数 L — 总角量子数,为 l 的矢量和 L = Σ li , L=( l1 + l2 ) , ( l1 + l2 - 1 ) , ( l1 + l2 - 2 ) , … , |l1 - l2| S — 总自旋量子数,为各个 m s 的矢量和 S= Σ m s 取值: 0 , ±1/2 , ± 1 , ±3/2 , ± 2 , … J — 内量子数, J=L +S 取值: J=(L +S) , (L +S-1) , (L +S-2) , … , |L - S| 当 L ≥S , J=L +S 到 L-S,有(2S+1 )个取值 当 L <S ,J=S+L 到 S-L,有(2L+1 )个取值 8 原子结构及原子光谱的产生

原子结构及原子光谱的产生 国国 网 2.光谱项 光谱项的多重性 n-主量子数 光谱 L-总角量子数 支项 5-总自旋量子数 J内量子数 表示原子所处的能级
2. 光谱项 n 2S +1 L J n -主量子数 L -总角量子数 S -总自旋量子数 J -内量子数 表示原子所处的能级 光谱项的多重性 光谱 支项 9 原子结构及原子光谱的产生

原子结构及原子光谱的产生 n25+2L) 例:钠原子的光谱支项符号32S12 (1s)22s)2(2p)6(3s)1 表示纳原子的电子处于的能级状态 (基态能级) n=3,2S+1=2(S=1/2),L=0,J=L+S=1/2 10
例:钠原子的光谱支项符号 3 2 S1/2 (1s) 2(2s) 2(2p)6 (3s) 1 表示钠原子的电子处于的能级状态 (基态能级) n=3 ,2S+1 =2 (S = 1/2) , L =0 ,J = L +S=1/2 n 2S +1 L J 10 原子结构及原子光谱的产生

原子结构及原子光谱的产生 国国 网 钠原子第一激发态:(3p)l n=3;L=l=1;S=1/2;(2S+1)=2 J=3/2,1/2 (L+S,L+S-1) 光谱项:32P 光谱支项:32P12and32P32 可用两个光谱项特号表示这种跃迁或跃迁谱线 Na589.593nm Na588.996nm (32S12-32P12) (32S12-32P32)
钠原子第一激发态 :(3p) 1 n = 3 ; L = l = 1 ; 光谱支项 : 3 2 P1/2 and 3 2 P3/2 S = 1/2 ; (2 S+1) = 2 J = 3/2 ,1/2 (L + S, L +S – 1) 光谱项 :3 2 P 可用两个光谱项符号表示这种跃迁或跃迁谱线 Na 588.996 nm (3 2 S1/2 - 3 2 P3/2 ) Na 589.593nm (3 2 S1/2 - 3 2 P1/2 ) 11 原子结构及原子光谱的产生
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