3. 光谱分析

一、基本知识

1、概念:光谱分析是根据物质的光谱来鉴别物质及确定它的化学组成和相对含量的方法。

2、特点:灵敏、迅速、准确。

3、分类:根据产生方式不同可分为:发射光谱、吸收光谱、散射光谱;

                 根据波长区域不同可分为:红外光谱、可见光谱、紫外光谱;

                 根据产生本质不同可分为:原子光谱、分子光谱;

                 根据表观形态不同可分为:线光谱、带光谱、连续光谱。

4、应用:在历史上曾通过光谱分析发现了许多新元素,如:铷、铯、氦等。

二、光谱分析原理

1、发射光谱分析:根据被测原子或分子在激发状态下发射的特征光谱的强度计算其含量。

        由光源所发出的光直接产生的光谱叫做发射光谱。它又可分为连续谱和线状谱。(炽热的固体、液体和高压气体发出形成的光谱所对应的光波波长是连续的,这种光谱称为连续谱。一些不连续的亮线组成的光谱叫线状谱。)

        每种元素的原子都有一定的线状谱,原子不同,线状谱也不同。原子光谱的谱线又叫做原子的特征谱线标识谱线

 2、吸收光谱分析:根据待测元素的特征光谱,通过样品蒸汽中待测元素的基态原子吸收被测元素的光谱后被削弱的强度计算其含量。它符合朗伯比尔定律:A = -lg I/I o = -lgT = KCL,其中,I为透射光强度,Io为发射光强度,T为透射比,L为光通过原子化器光程,由于L是不变值,所以: A=KC

        让发射连续光谱的光源发出的光经过样品,当某些波长的光被样品吸收后,形成的光谱叫做吸收光谱。原子吸收光谱的暗线与它发射光谱中的明线在数目、位置上对应,这表明原子吸收的光与它发射光的频率相同。

 三、光谱分析过程

        每种元素的原子都有自己的标识谱线。因此根据光谱可以鉴别物质,确定物质的化学成分及每种成分的含量。这种方法叫做光谱分析。

        光谱分析的大致步骤如下:

        (1)利用电弧、电火花或火焰使样品汽化,并使之发光;

        (2)用分管光或摄谱仪观测或拍摄样品的线状谱;

        (3)鉴定谱线,决定材料的化学成分或进一步测量某种元素谱线的强度,以确定该元素在样品材料中的含量。

四、光谱分析意义

        光谱分析是人类认识自然的重要手段之一。它帮助人们发现了许多新元素;有助于人们了解日月星辰的化学成分、研究天体运动等。光谱分析的优点是快捷、简便、灵敏度高。只要某种物质的含量在物质中达到亿万分之一,就可以分析出来。

        因此,这种方法被广泛应用于工农业生产和科学研究中。例如:炼钢厂利用光谱分析可快速分析钢水的成分;化学上进行微量元素的测定;科研中可以研究物质的纯度,等等。

五、参考文献

[1] 光谱分析及其应用 - 百度文库​​​​​​

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