光谱定性分析原理、方法、操作技术知识点解说
3.光谱定性定量分析解读
光谱定性分析中注意问题
只有当元素含量低时，最后线也就是光谱中的最灵敏线，但 在含量高时，由于光谱线中谱线的自吸效应而影响其灵敏度 自吸现象：常规的光源其发光区域中间温度高而四周温度低， 发光层四周的蒸汽原子，一般比中心原子处于较低的能级， 因而当辐射能量通过这段路程时，将为其自身的原子所吸收， 而使谱线中心强度减弱 元素浓度低时，不出现自吸。 随浓度增加，自吸越严重，当 达到一定值时，谱线中心完全 吸收，如同出现两条线，这种 现象称为自蚀。
（3）摄谱过程
摄谱顺序：碳电极(空白)、铁谱、试样；
分段曝光法：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；
为了避免摄取光谱时感光板移 动机构带来的机械误差，而造
成分析时铁光谱与试样光谱的
波长位置不一，采用哈特曼光 阑，可多次暴光而不影响谱线
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=ac 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 a cb lg I b lgc 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。
(2) 内标法基本关系式
影响谱线强度因素较多，直接测定谱线绝对强度计算难以 获得准确结果，实际工作多采用内标法（相对强度法）。 在被测元素的光谱中选择一条作为分析线(强度I)，再 选择内标物的一条谱线(强度I0)，组成分析线对。则：
I a cb
b0 I 0 a 0 c0
光谱定性分析的基本原理
光谱定性分析的基本原理光谱定性分析是一种通过物质对光的吸收、发射、散射等特性来确定其化学成分和结构的方法。
在化学分析中，光谱定性分析具有重要的应用价值，可以帮助化学家快速准确地确定物质的成分和结构。
本文将介绍光谱定性分析的基本原理，希望能为相关领域的研究人员提供一些帮助。
光谱定性分析的基本原理主要包括原子光谱、分子光谱和质谱三种类型。
原子光谱是通过原子吸收光谱和原子发射光谱来进行分析的，主要应用于金属元素的分析。
分子光谱则是通过分子的振动、转动和电子跃迁等过程来进行分析，主要应用于有机物和无机物的分析。
质谱则是通过物质的质荷比来进行分析，可以用于确定化合物的分子结构和分子量。
在光谱定性分析中，最常用的是原子吸收光谱和分子红外光谱。
原子吸收光谱是通过原子在特定波长的光线作用下吸收特定的能量，从而产生吸收线，通过测定吸收线的位置和强度来确定样品中金属元素的含量。
而分子红外光谱则是通过样品中分子的振动和转动引起的红外吸收来确定分子的结构和成分。
光谱定性分析的基本原理是通过物质对光的吸收、发射、散射等特性来确定其化学成分和结构。
在实际应用中，可以通过光谱仪器来测定样品的光谱特性，然后根据已知的标准光谱图谱或者数据库来进行比对分析，从而确定样品中的化学成分和结构。
总的来说，光谱定性分析是一种非常重要的化学分析方法，它可以帮助化学家快速准确地确定物质的成分和结构。
通过对光谱定性分析的基本原理的了解，可以更好地应用光谱定性分析方法进行化学分析工作，为科学研究和工程技术提供支持。
光谱定性分析的基本原理是化学分析中的重要内容，它可以帮助化学家快速准确地确定物质的成分和结构。
希望本文的介绍能够对相关领域的研究人员有所帮助，也希望大家能够在实际工作中更好地应用光谱定性分析的方法，为科学研究和工程技术提供支持。
原子发射光谱分析概述、基本原理和定性定量分析方法
物镜
准直镜
反射镜 入射狭缝
光栅 转台
AES仪器略图
光源
一 、AES光源 1. 光源种类及特点
光源
经典光源 现代光源
火焰 电弧 火花
直流电弧 交流电弧
电感耦合等离子体，ICP 激光光源
直流电弧：接触引燃，二次电子发射放电
L
E 220~380V V
5~30A
G
R
d) 谱线的自吸(self-absorption)及自蚀(self-reversal)； e)e) 激发温度 T； f)f) 基态原子数 N0 或浓度 c； g) 前三项由待测物原子自身的性质决定，如核电荷数 、外层电子、轨道状态等。 h) 影响谱线强度及其稳定性最重要的的因素是温度T！
5.3 AES仪器 AES仪器由光源、单色系统、检测系统三部分组成。此
上述振荡电压 10kV(变压器B2) C2击穿 高压高频振荡 引燃分析 间隙（L2-C2-G2）;
G 被击穿瞬间，低压电流使 G2 放电（通过R1和电流表） 电弧； 不断引燃 电弧不灭。
5由于原子或离子的能级很多并且不同元素的结构是不同的因此对特定元素的原子或离子可产生一系不同波长的特征光谱通过识别待测元素的特征谱线存在与否进行定性分析定性原理
原子发射光谱分析 概述、基本原理和 定性定量分析方法
5.1 概述 5.2 基本原理 5.3 AES 仪器 5.4 定性定量分析方法
1）分析对象为大多数金属原子； 2）物质原子的外层电子受激发射产生特征谱线（线光谱）； 3）谱线波长——定性分析；谱线强度——定量分析。
E = E2-E1 = h =hc/
高能态E2）
2. 几个概念 激发电位(Excited potential)：由低能态--高能态所需要的
（1）实验一红外光谱定性分析方法
（1）实验一红外光谱定性分析方法实验一红外光谱定性分析方法实验目的1．掌握红外光谱定性分析方法的基本原理。
2．了解红外光谱法的基本制样技术。
3．了解三种红外定性分析的原理及应用。
4．学会简单的解谱方法。
实验基本原理一、红外光谱定性分析－透射光谱法当用一定频率的红外光照射某物质分子时，若该物质的分子中某基团的振动频率与它相同，则此物质就能吸收这种红外光，使分子由振动基态跃迁到激发态。
当不同频率的红外光通过测定分子时，就出现不同强弱的吸收现象。
记录红外光的百分透过率与波数或波长关系的曲线就是红外光谱。
它反映了分子的振动情况，是一种分子吸收光谱。
红外光谱具有很高的特征性，每种化合物都具有特征的红外光谱，因此可以进行物质的定性（或结构）分析和定量分析。
定性分析依据吸收峰的位置，定量分析仍依据朗伯－比耳定律。
产生红外光谱必须具备两个条件：一是辐射光子具有的能量与发生振动跃迁所需的跃迁能量相同；二是辐射与物质之间有耦合作用，分子的偶极距发生变化。
分子官能团的特征吸收频率是红外光谱定性分析的依据，红外光谱吸收区域可简单分为如下几个部分：1．3750~2500 cm-1区，此区为各类A－H单键的伸缩振动区（包括C－H，O－H，X－H的吸收带）。
3000 cm-1以上为不饱和碳的C－H伸缩振动，而3000 cm-1以下为饱和碳的C－H键伸缩振动。
2．2500~2000 cm-1区，是叁键和累积双键的伸缩振动区，包括C≡C、C≡N、C=C=O等团以及X －H基团化合物的伸缩振动。
3．2000~1300 cm-1区，是双键伸缩振动区，C＝O基在此区有一强吸收峰，此位置按酸酐，酯，醛酮，酰胺等不同而异。
在1650~1550 cm-1处还有N－H的弯曲振动带。
4．1300~1000 cm-1区，包括C－C、C－O、C－N、C－F等单键的伸缩振动和C＝S、S＝O、P＝O等双键的伸缩振动。
反应结构的微小变化十分灵敏。
5．1000~667 cm-1区，包括C－H的弯曲振动。
光谱定性分析的基本原理
光谱定性分析的基本原理
光谱定性分析是一种通过测量物质吸收、发射或散射光的波长
和强度来确定物质成分和结构的方法。
光谱定性分析的基本原理是
根据物质对光的吸收、发射或散射特性进行分析，从而得出物质的
成分和结构信息。
在光谱定性分析中，常用的方法包括紫外可见吸
收光谱、红外吸收光谱、拉曼光谱等。
紫外可见吸收光谱是一种常用的光谱定性分析方法。
当物质受
到紫外可见光照射时，会发生电子跃迁，从而吸收特定波长的光。
通过测量物质在不同波长下的吸光度，可以得到物质的吸收光谱图，从而确定物质的成分和结构。
红外吸收光谱是另一种常用的光谱定性分析方法。
红外光谱是
利用物质分子中原子间振动和分子整体振动对红外辐射的吸收而得
到的。
不同的化学键和官能团会在不同的波数范围内吸收红外光，
因此可以通过测量物质在红外光下的吸收情况来确定物质的成分和
结构。
拉曼光谱是一种基于分子振动和转动引起的光的波长变化而进
行的光谱分析方法。
当物质受到激发光照射时，会发生拉曼散射，
通过测量散射光的波长和强度可以得到物质的拉曼光谱图，从而确定物质的成分和结构。
在进行光谱定性分析时，需要注意选择合适的光源和检测器，以及适当的样品制备和测量条件。
同时，还需要对光谱数据进行准确的处理和解释，以确保得到准确可靠的分析结果。
总之，光谱定性分析是一种非常重要的分析方法，它可以帮助我们确定物质的成分和结构，对于化学、生物、材料等领域具有重要的应用价值。
通过对不同光谱技术的理解和应用，可以更好地进行光谱定性分析，为科学研究和工程技术提供有力支持。
光谱定性定量分析
Ⅱ显线法
元素含量低时，仅出现少数灵敏线，随元素含量增加， 谱线随之出现。可编成一张谱线出现与含量关系表，依此估 计试样中该元素的大致含量。
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。
（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
1. 光谱半定量分析
Ⅰ谱线黑度比较法
一、 光谱定性分析
定性依据：元素不同→电子结构不同→光谱不同→特征光谱 元素的原子结构不同时，产生不同的光谱，也就是说，通过 谱线存在否，确某元素可否存在。 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；
例如,铅的光谱
Pb % 0.001
0.003
0.01 0.03 0.10
0.30
谱线特征 2833.069 清晰可见 2614.178和2802.00弱
2833.069 清晰可见 2614.178增强2802.00变清晰
上述谱线增强,2663.17和2873.32出现 上述谱线都增强 上述谱线更增强,没有出现新谱线
光谱定性、定量分析
c.标准加入法 无合适内标物时，采用该法。 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），浓度依次为： cX ， cX +cO ， cX +2cO ， cX +3cO ， cX +4 cO …… 在相同条件下测定：RX，R1，R2，R3，R4……。 以R对浓度c做图得一直线，图中cX点即待测溶液浓度。 R=Acb b=1时，R=A(cx+ci ) R=0时， cx = – ci
三、原子发射光谱分析法的应用
原子发射光谱分析在鉴定金属元素方面（定性分析）具 有较大的优越性，不需分离、多元素同时测定、灵敏、快捷 ，可鉴定周期表中约70多种元素，长期在钢铁工业（炉前快 速分析）、地矿等方面发挥重要作用； 在定量分析方面，原子吸收分析有着优越性； 80年代以来，全谱光电直读等离子体发射光谱仪发展迅 速，已成为无机化合物分析的重要仪器。
（3）摄谱过程 ）
摄谱顺序：碳电极(空白)、铁谱、试样； 摄谱顺序 分段暴光法：先在小电流(5A)激发光源摄取易挥发元素 分段暴光法 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
§1-3 光谱定性、定量分析 光谱定性、
一、 光谱定性分析
定性依据：元素不同 电子结构不同 光谱不同→特征光谱 电子结构不同→光谱不同 定性依据：元素不同→电子结构不同 光谱不同 特征光谱 元素的原子结构不同时，产生不同的光谱，也就是说， 元素的原子结构不同时，产生不同的光谱，也就是说，通过 谱线存在否，确某元素可否存在。 谱线存在否，确某元素可否存在。 1.元素的分析线、最后线、灵敏线 元素的分析线、最后线、 分析线： 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： 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： 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 共振线 灵敏线、最后线；
光谱定性分析的基本原理
光谱定性分析的基本原理光谱定性分析是一种通过物质对光的吸收、发射或散射来确定其成分和性质的方法。
它是化学分析中常用的一种手段，可以用于分析各种物质，包括无机物、有机物、生物大分子等。
光谱定性分析的基本原理主要包括吸收光谱、发射光谱和拉曼光谱三种。
首先，吸收光谱是最常用的一种光谱定性分析方法。
它是利用物质对特定波长的光的吸收来确定物质的成分和浓度。
当物质吸收特定波长的光时，会产生吸收峰，吸收峰的位置和强度可以提供物质的信息。
通过比较样品吸收光谱和标准物质的吸收光谱，可以确定样品中的成分和浓度。
其次，发射光谱是另一种常用的光谱定性分析方法。
它是利用物质受激发后发射特定波长的光来确定物质的成分和性质。
当物质受到能量激发后，会发射特定波长的光，这些发射光谱可以提供物质的信息。
通过比较样品发射光谱和标准物质的发射光谱，可以确定样品中的成分和性质。
最后，拉曼光谱是一种非常有用的光谱定性分析方法。
它是利用物质散射光产生的拉曼效应来确定物质的成分和结构。
当物质受到激光照射后，会产生拉曼散射光，这些散射光谱可以提供物质的信息。
通过比较样品拉曼光谱和标准物质的拉曼光谱，可以确定样品中的成分和结构。
总之，光谱定性分析是一种非常重要的分析方法，它可以通过物质对光的吸收、发射或散射来确定物质的成分和性质。
吸收光谱、发射光谱和拉曼光谱是三种常用的光谱定性分析方法，它们可以互补地应用于不同类型的样品分析。
在实际应用中，我们可以根据样品的特点选择合适的光谱定性分析方法，从而准确地确定样品的成分和性质。
光谱定性分析的基本原理对于化学分析工作具有重要的指导意义，也为科学研究和工程应用提供了有力的技术支持。
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光谱定性分析原理、方法、操作技术知识要点
一、光谱定性分析方法原理
发射光谱的产生，是由于物质受到火焰、电弧、电火花激发时原子中的电子从稳定态吸收了能量，跃迁到激发态，然后又从激发态回到稳定态放出能量，而产生了一系列的光谱线。
由于各种元素的原子结构不同，在光源的激发下，可以产生各自的特征谱线，其波长是由每种元素的原子性质决定的，具有特征性和唯一性，因此可以通过检查谱片上有无特征谱线的出现来确定该元素是否存在，这就是光谱定性分析的基础。
一个元素的光谱线很多，我们不能一条一条去找，也不能随便取几条。
所以就选择一些特征光谱线来分析，即所谓分析线。
分析线要具有两个要求，一是要灵敏，二是不与其他元素线重合。
因为定性分析是要肯定样品中有没有这些元素，因此也就要求我们即使在样品中这些元素很少时，也能检定出它们的存在，这就决定所选择光谱线必须是灵敏的，当其含量很少时，还能出现在光谱中，其次要肯定元素确实存在，就必须对选择的光谱线，不仅灵敏，还要和其他元素光谱线不相重合。
二、光谱定性分析方法
一般光谱定性分析常用的方法是光谱比较法，是用Hartman阶梯光栅将试样与铁棒并列摄谱，然后在映谱仪下进行光谱线与铁光谱图比较。
根据铁光谱检查样品光谱线中，有没有出现某些元素的分析线而肯定有何种元素存在。
进行光谱定性分析有以下三种方法：
1.标准试样光谱比较法
将要检出元素的纯物质或纯化合物与试样并列摄谱于同一感光板上，在映谱仪上检查试样光谱与纯物质光谱。
若两者谱线出现在同一波长位置上，即可说明某一元素的某条谱线存在。
本方法简单易行，但只适用于试样中指定组分的定性。
2.铁谱比较法
对于复杂组分及其光谱定性全分析，需要用铁的光谱进行比较。
采用铁的光谱作为波长的标尺，来判断其他元素的谱线。
图1-5铁谱图示例
3．波长比较法
当上述两种方法均无法确定未知试样中某些谱线属于何种元素时，可以采用波长比较法。
即准确测出该谱线的波长，然后从元素的波长表中查出未知谱线相对应的元素进行定性。
三、定性分析操作技术
（一）试样处理
1．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；
2．固体试样研磨成均匀的粉末后放在电极的试样槽内；
3．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。
（二）实验条件选择
1．光谱仪
在定性分析中通常选择灵敏度高的直流电弧；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。
2．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(如图-6)：直径约6mm，长30～40mm；
试样槽尺寸：直径约3～4 mm，深3～6 mm；
试样量：10～20mg ；图1-6 电极形状放电时，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。
分段曝光法：先在小电流(5A)激发光源摄取易挥发元素光谱，然
后调节光阑，改变曝光位置后，加大电流(10A)，再次曝光摄取
难挥发元素光谱；采用哈特曼光阑（图1-7），可多次曝光而不
影响谱线相对位置，便于对比。
图1-7哈特曼光阑。