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原子光譜的產(chǎn)生 |
上海雙旭電子有限公司 |
一、原子光譜的產(chǎn)生 原子發(fā)射光譜分析是根據(jù)原子所發(fā)射的光譜來(lái)測(cè)定物質(zhì)的化學(xué)組分的。不同物質(zhì)由不同元素的原子所組成,而原子都包含著一個(gè)結(jié)構(gòu)緊密的原子核,核外圍繞著不斷運(yùn)動(dòng)的電子 。每個(gè)電子處于一定的能級(jí)上,具有一定的能量。在正常的情況下,原子處于穩(wěn)定狀態(tài),它的能量是zui低的,這種狀態(tài)稱(chēng)為基態(tài)。但當(dāng)原子受到能量(如熱能、電能等)的作用時(shí),原子由于與高速運(yùn)動(dòng)的氣態(tài)粒子和電子相互碰撞而獲得了能量,使原子中外層的電子從基態(tài)躍遷到更高的能級(jí)上,處在這種狀態(tài)的原子稱(chēng)激發(fā)態(tài)。電子從基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)所需的能量稱(chēng)為激發(fā)電位,當(dāng)外加的能量足夠大時(shí),原子中的電子脫離原子核的束縛力,使原子成為離子,這種過(guò)程稱(chēng)為電離。原子失去一個(gè)電子成為離子時(shí)所需要的能量稱(chēng)為一級(jí)電離電位。離子中的外層電子也能被激發(fā),其所需的能量即為相應(yīng)離子的激發(fā)電位 。處于激發(fā)態(tài)的原子是十分不穩(wěn)定的,在極短的時(shí)間內(nèi)便躍遷至基態(tài)或其它較低的能級(jí)上。 當(dāng)原子從較高能級(jí)躍遷到基態(tài)或其它較低的能級(jí)的過(guò)程中,將釋放出多余的能量,這種能量是以一定波長(zhǎng)的電磁波的形式輻射出去的,其輻射的能量可用下式表示: (1) E2、E1分別為高能級(jí)、低能級(jí)的能量,h為普朗克(Planck)常數(shù);v 及λ分別為所發(fā)射電磁波的頻率及波長(zhǎng),c為光在真空中的速度。 每一條所發(fā)射的譜線(xiàn)的波長(zhǎng),取決于躍遷前后兩個(gè)能級(jí)之差。由于原子的能級(jí)很多,原子在被激發(fā)后,其外層電子可有不同的躍遷,但這些躍遷應(yīng)遵循一定的規(guī)則(即“光譜選律”),因此對(duì)特定元素的原子可產(chǎn)生一系列不同波長(zhǎng)的特征光譜線(xiàn),這些譜線(xiàn)按一定的順序排列,并保持一定的強(qiáng)度比例。光譜分析就是從識(shí)別這些元素的特征光譜來(lái)鑒別元素的存在(定性分析),而這些光譜線(xiàn)的強(qiáng)度又與試樣中該元素的含量有關(guān),因此又可利用這些譜線(xiàn)的強(qiáng)度來(lái)測(cè)定元素的含量(定量分析)。這就是發(fā)射光譜分析的基本依據(jù)。 二、發(fā)射光譜分析的過(guò)程 1.把試樣在能量的作用下蒸發(fā)、原子化(轉(zhuǎn)變成氣態(tài)原子),并使氣態(tài)原子的外層電子激發(fā)至高能態(tài)。當(dāng)從較高的能級(jí)躍遷到較低的能級(jí)時(shí),原子將釋放出多余的能量而發(fā)射出特征譜線(xiàn)。這一過(guò)程稱(chēng)為蒸發(fā)、原子化和激發(fā),需借助于激發(fā)光源來(lái)實(shí)現(xiàn)。 2.把原子所產(chǎn)生的輻射進(jìn)行色散分光,按波長(zhǎng)順序記錄在感光板上,就可呈現(xiàn)出有規(guī)則的光譜線(xiàn)條,即光譜圖。系借助于攝譜儀器的分光和檢測(cè)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。 3.根據(jù)所得光譜圖進(jìn)行定性鑒定或定量分析。 由于不同元素的原子結(jié)構(gòu)不同,當(dāng)被激發(fā)后發(fā)射光譜線(xiàn)的波長(zhǎng)不盡相同,即每種元素都有其特征的波長(zhǎng),故根據(jù)這些元素的特征光譜就可以準(zhǔn)確無(wú)誤的鑒別元素的存在(定性分析),而這些光譜線(xiàn)的強(qiáng)度又與試樣中該元素的含量有關(guān),因此又可利用這些譜線(xiàn)的強(qiáng)度來(lái)測(cè)定元素的含量(定量分析)。 |