元素常用光谱特征线(绝大部分元素)
有色金属光谱分析方法
• 摄谱仪:中型水晶棱镜摄谱仪,三透镜照明系统,附三阶梯减
光板.
• 光源:WPF-2型交流电弧发生器.
• 电极:光谱纯石墨电极,上电极加工成圆锥体,顶端截面直径
3毫米;下电极小孔孔径3毫米,深4毫米,壁厚0.8毫米.
• 曝光时间:不预烧,曝光90秒. • 感光板:紫外Ⅱ型. • 显影:显影液按感光板配方,200C,4分钟.
1.元素的特征谱线:每种元素的原子只能发射某些具有 一定波长的光谱线,这些光谱线叫做这种元素的特征谱线. . 2 . 亮线和吸收光谱中的暗线是明线光谱和吸收光 谱都属于特征谱线,同种元素的明线光谱中一一对应.
3.光谱分析:利用原子的特征谱线来鉴别物质和 确定 物质的化学组成的方法叫做光谱分析.
4.特点:非常灵敏而且迅速.
镍合金的光谱分析 (合金)
• 氧气暗箱摄入法：将样品在钢制压模内压成团块，在氧气
•
暗箱中通入样氧气的条件下，边氧化边摄谱． 标样的熔制：在真空中频电炉中熔化，真空度为10-2毫米 水银柱，坩埚用镁砂炉衬． 将金属镍铜铁及金属总量的0.04%的木炭及语录中熔化。 金属熔化后什温至15500C，在撤除真空的同时，将氩气充 满炉体，加入锌，铋，锑，砷，和镁德镍二元合金及金属 铅，锡，锰及纯硅等，依靠炉内电磁力搅拌并摇动炉体搅 拌三分钟，最后加入同镉二元合金。待一分钟后，在炉内 浇铸成块，浇铸温度1520~15600C。已煤油：烟灰=7：1 为模子，模温100~1500C. 用专用钻头，将试样去皮，钻取厚度为0.2～0.3毫米的小 片屑，称取０.５克，放到钢制压模内以２００～３００ 公斤／厘米２的压力压成团块．
5、光谱分析的应用：发现新元素和研究天体化学
组成。
一、各种光谱的特点及成因：
常见合金元素光谱分析(含线位置)
紫色区域、Fe1的右侧（4379.7） 20~30s/2mm
蓝绿色区域、双Fe线27、28右侧， 29左侧（4875.5）
20~30s/2mm 40s/2mm 40s/2mm 40s/2mm 40s/2mm 40s/2mm 17s/2mm 17s/2mm 17s/2mm
绿色区域Fe43、44左侧 （5035.4） 绿色区域Fe45、46右侧 （5053.3） 绿色区域Fe45、46右侧 （5054.6） 绿色区域、双铁线40、41左侧 （4990.5） 绿色区域、Fe37左侧第四根 （4961.7）
0.3~1.3%时出现 0.3~1.3%时出现 0.3~1.3%时出现
橙色区域、8根线Fe96、98 （6013.5） 橙色区域、8根线Fe96、98 （6016.6） 橙色区域、8根线Fe96、98 （6021.8）
常见合金元素分析
化学成分 出现条件
在含铬量在8%~31%时 出现
≤0.03%时Cr5不出现，表 示不含Cr
特征(谱线位置）
绿色区域、Fe31/32/35（4922.3） 黄绿色区域、Fe72/73/74 （5345.8） 黄绿色区域、Fe72/73/74 （5348.3） 黄绿色区域、铁线左侧 （5533.0） 黄绿色区域、几乎与Fe87重合 Fe83/84/88/89（5570.5） 橙色区域、Fe98 的右侧 （6030.7）
预燃/极距
10s/1.5mm 10s/1.5mm 10s/1.5mm 40s/2mm 40s/2mm 40s/2mm
Cr1 Cr5 Cr6 Mo3 Mo4 Mo5 V1 V8 Ni3 W2 W3 Ti3 Ti25%时出现 ＞0.4%时出现
＞0.15%时出现 0.8~2.5%时出现 ＜1%时含量估计比较困 难 1.5~25%时出现 1.5~25%时出现 0.1~0.3%时出现
x射线 几种元素的k线系谱
X射线中元素的K线系谱
X射线中，元素的K线系谱是特征谱线，可用于元素定性分析。
以下是几种元素的K 线系谱：
1. 碳（C）：K线系谱中有两条特征谱线，分别位于
2.29nm和4.70nm。
2. 氮（N）：K线系谱中有三条特征谱线，分别位于2.46nm、
3.10nm和
4.30nm。
3. 氧（O）：K线系谱中有两条特征谱线，分别位于2.03nm和2.23nm。
4. 钠（Na）：K线系谱中有两条特征谱线，分别位于3.53nm和4.10nm。
5. 镁（Mg）：K线系谱中有三条特征谱线，分别位于2.80nm、3.07nm和3.55nm。
6. 铝（Al）：K线系谱中有三条特征谱线，分别位于3.05nm、3.48nm和4.20nm。
7. 硅（Si）：K线系谱中有三条特征谱线，分别位于2.69nm、3.18nm和4.18nm。
8. 磷（P）：K线系谱中有三条特征谱线，分别位于2.79nm、3.29nm和4.01nm。
9. 硫（S）：K线系谱中有两条特征谱线，分别位于2.51nm和3.41nm。
10. 氯（Cl）：K线系谱中有两条特征谱线，分别位于2.65nm和4.01nm。
这些元素的K线系谱都是通过实验测定的，它们是X射线光谱学中元素定性分析的基础。
常用元素分析方法
X射线荧光光谱
X射线荧光光谱法在化学分析中的应用 主要使用X射线束激发荧光辐射，第一次是在1928年由格洛克尔和施雷伯提出的。到了现在，该方法作 为非破坏性分析技术，并作为过程控制的工具，广泛应用于采掘和加工工业。原则上，最轻的元素，可分析 出铍（z=4），但由于仪器的局限性和轻元素的低X射线产量，往往难以量化，所以针对能量分散式的X射线 荧光光谱仪，可以分析从轻元素的钠（z=11）到铀，而波长分散式则为从轻元素的硼到铀。
电子探针在表面材料分析中的应用
电子探针显微分析
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X射线能谱分析
X光电子能谱分析的基本原理：一定能量的X光照射 到样品表面，和待测物质发生作用，可以使待测物质原 子中的电子脱离原子成为自由电子。该过程可用下式表 示: hn=Ek+Eb+Er 其中: hn：X光子的能量； Ek：光电 子的能量；Eb：电子的结合能；Er：原子的反冲能量。 其中Er很小，可以忽略。
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原子吸收光谱
应用： 原子吸收光谱法已成为实验室的常规方法，
能分析70多种元素，广泛应用于石油化工、环 境卫生、冶金矿山、材料、地质、食品、医药 等各个领域中。
如图是我们实验室光催化降解染料所测的光谱图， 主要是对污染物的降解，运用原子吸收光谱仪来测其 吸光度的降解。
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原子发射光谱
原子发射光谱法，是指利用被激发原子 发出的辐射线形成的光谱与标准光谱比较， 识别物质中含有何种物质的分析方法。用电 弧、火花等为激发源，使气态原子或离子受 激发后发射出紫外和可见区域的辐射。某种 元素原子只能产生某些波长的谱线，根据光 谱图中是否出现某些特征谱线，可判断是否 存在某种元素。根据特征谱线的强度，可测 定某种元素的含量。一次检验可把被检物质 中的元素全部在图谱上显现出来，再与标准 图谱比较。可测量元素种类有七十多种。灵 敏度髙，选择性好，分析速度快。在司法鉴 定中，主要用于泥土、油漆、粉尘类物质及 其他物质中微量金属元素成份的定性分析。 定量分析较复杂且不准确。
光谱线的描述需要的参数及其含义
一、光谱线的概念及其重要性光谱线是指由物质产生的特定波长的光线，在物质在低温下受到激发后，会发出特定的波长的光线，这些光线组成了光谱线。
光谱线的研究对于物质的表征和识别具有重要的意义，可以通过测量光谱线的位置、强度和形状来了解物质的组成、结构和性质。
二、光谱线的描述需要的参数及其含义1. 波长（Wavelength）波长是光谱线的一个重要参数，表示光的波长，通常用λ表示。
波长越长，光的能量越低，波长越短，光的能量越高。
在光谱线的描述中，波长可以用来区分不同的光谱线，也可以用来研究物质的结构和性质。
2. 位置（Position）光谱线的位置表示其在光谱中的具体位置，通常用频率或波数表示。
通过观测光谱线的位置，可以确定物质的特定特性，比如元素的组成和状态。
3. 强度（Intensity）光谱线的强度表示了光谱线的亮度，也可以反映物质的含量和浓度。
强度越大，表示物质含量越高，浓度越大。
4. 形状（Shape）光谱线的形状可以反映光的散射和吸收过程，通过观察光谱线的形状可以了解物质的电子结构和分子结构。
5. 极化（Polarization）光谱线的极化描述了光线的振动方向，可以用来研究物质的对称性和性质。
三、光谱线描述的方法和工具1. 光谱仪（Spectrometer）光谱仪是一种专门用来测量光谱线的仪器，可以测量从紫外到红外的整个光谱范围。
光谱仪通常包括光源、样品室、光栅和检测器等部件，可以通过调节光栅或检测器来测量不同波长或频率的光谱线。
2. 光谱分析软件（Spectroscopy Software）光谱分析软件是用来处理和分析光谱数据的工具，可以用来绘制光谱图、测量光谱线的位置、强度和形状，也可以用来对比和识别不同的光谱线。
3. 光谱数据库（Spectroscopy Database）光谱数据库包括了大量的已知光谱图谱和数据，可以用来对比和识别未知物质的光谱线，也可以用来研究物质的性质和特性。
四、光谱线研究的应用领域1. 化学分析光谱线可以用来识别和分析物质的成分和结构，比如质谱法和光谱法就是常用的化学分析技术。
铝、砷、钡、铍、钛钙、镉、钴、铬、铜、铁、钾、镁、钠、镍、铅、锶、钛、钒、锌 等离子体原子发射光谱法
2
3.1 硝酸 (HNO3) ñ l.42g/mL优级纯 3.2 盐酸 (HCl) ñ 1.19g/mL优级纯 3.3 硝酸溶液(1+1) 用硝酸 1 配制 3.4 氮气 钢瓶气 纯度不低于99.9 3.5 标准溶液 3.5.1 单元素标准贮备液的配制
表3 单元素标准贮备液配制方法
元素 浓度(mg/mL Al 1.00
Zn 1.00 Ba 1.00 Be 0.10
Ca 1.00
Co 1.00 Cr 1.00 Cu 1.00
Fe 1.00
K
1.00
Mg 1.00
Na 1.00 Ni 1.00 Pb 1.00 Sr 1.00 Ti 1.00
V
1.00
表5 工作参数折衷值范围
高频功率 KW
反射功率 W
观测速度 (nm)
载气流量 (L/min)
等离子气流 量 (L/min)
进样量 (mL/min)
爆光时间 (s)
1.0-1.4
5
6-16
1.0-1.5
1.0-1.5
1.5-3.0
1-20
5 操作步骤 5.1 样品的预处理
(1) 测定溶解态元素 样品采集后立即通过0.45 m滤膜过滤 弃去初始的50一100mL溶液 收集所需体积的滤液并用(1+1)硝酸把溶液调节至pH 2
品中从痕量到较高浓度的各种元素 表1给出了一般仪器宜采用的元素特征谱线波长及检出限
表1 元素推荐波长及检出限
元素
波长 nm
检出限 mg/L
元素
波长(nm)
第十章 原子吸收光谱法
二、原子化系统
作用是将试样中待测元素转变成原子蒸气。 1.火焰原子化法 （1）雾化器：作用是将试样溶液雾化。当助
燃气高速通过时，在毛细管外壁与喷嘴口构 成的环形间隙中，形成负压区，将试样溶液 吸入，并被高速气流分散成气溶胶，在出口 与撞击球碰撞，进一步分散成微米级的细雾。 （2）混合室：作用是将未被细微化的较大雾 滴在混合室内凝结为液珠，沿室壁流入泄漏 管排走；并让气溶胶在室内与燃气充分混匀。
第十章 原子吸收光谱法
§10-1 §10-2 §10-3 §10-4 §10-5 §10-6
试题
概述 原子吸收法的基本原理 原子吸收分光光度计 定量分析方法 干扰及其抑制方法 灵敏度与检出限
1
§10-1 概述
一、 原子吸收光谱法
原子吸收光谱是利用待测元素的原子蒸 气中基态原子对特征电磁辐射(共振线)的吸 收来测定的。
式中ν0为谱线中心频率；M 为吸光原子的相对 原子质量；T 为绝对温度。 ΔνD约10-3数量
级，是谱线变宽的主要原因。 3.碰撞变宽（压力变宽） 由于原子相互碰撞使能量发生轻微变化。
劳伦兹变宽ΔνL :待测原子和其他原子碰撞引
起的谱线变宽。
ΔνL约10-3数量级，是碰撞变宽的主要因素。
10
赫鲁兹马克变宽ΔνH :同种原子碰撞引起的
29
二、标准加入法
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）， 定容后浓度依次为：cX、cX+cO、cX+2cO、 cX+3cO、cX+4cO，分别测得吸光度为：A0、 A1、A2、A3、A4。以A对浓度c做图得一直 线，图中cX点即待测溶液浓度。
30
注意： 1.本法只能消除基体效应带来的干扰，不能消
特征光谱(或特征光谱线组)理论基础基本原理
(在光谱定性分析中还有一个“最后线” 的概念它是指样品中被检测元素浓度 逐渐减小时而最后消失的谱线,一般说 来,最后线就最灵敏的谱线)
例如:含有10%Cd的溶液的光谱中，可以 出现14条Cd谱线 当Cd的含量为0.1%时，出现10条 当Cd的含量为0.01%时，出现7条 而到Cd的含量为0.001%时，仅出现一 条光谱线(226.5nm)因此，这条谱线是 Cd的最后线
离子线：原子最外层电子激发到无穷 远处，剩下的离子的外层电子跃迁时发 射的谱线叫离子线。 三、定量分析的依据
分析元素谱线强度与该元素含量之间 存在的比例关系, 因此进行光谱定量分 析时, 是根据被测试样光谱中欲测元素 的谱线强度来确定元素浓度的
1. 罗马金公式: I=acb（3-5）
是光谱定量分析依据的基本公式，式中a 及b是两个常数，常数a是与试样的蒸发， 激发过程和试样组成等有关的一个参数。 常数b, 称为自吸系数，它的数值与谱线 的自吸收有关。所以，只有控制在一定 的条件下，在一定的待测元素含量的范 围内, a和b才是常数。
有所不同，a 值同谱线的固有强度 成正比；d为弧层厚度
谱线的固有强度越大, 自吸系数越 大, 自吸现象愈严重, 共振线是原子由 激发态跃迁至基态产生的, 强度较大, 最易被吸收, 其次, 弧层越厚, 弧层被 测元素浓度愈大, 自吸也愈严重。直 流电弧弧层较厚, 自吸现象最严重。
进行定量分析应注意: ① 保证含量要低 ② 无自吸的谱线可做分析线 即无“R”或“r”标志
直线段的斜率为γ，则
γ =tgα γ(斜率) ：称为感光板的反衬度
光谱定量分析一般在正常曝光 部分内工作
γ : 感光板的反衬度。 它是感光板的重要特性之一，它表示 当曝光量改变时，黑度变化的快慢。