实验一发射光谱定性分析一、目的与要求1.学习利用光谱图比较法进行.doc

实验一 发射光谱定性分析 一、目的与要求 1.学习利用光谱图比较法进行光谱定性分析的操作方法。 2.学会使用摄谱仪和光谱投影仪以及谱片的显影和定影方法。 二、实验原理 原子发射光谱分析法是根据受激发的物质所发射的光谱来判断其组成的一门技术。在室温下，物质中的原子处于基态(E0)，当受外能(热能、电能等)作用时，核外电子跃迁至较高的能级(En)，即处于激发态，激发态原子是十分不稳定的，其寿命大约为10－8s。当原子从高能级跃迁至低能级或基态时，多余的能量以辐射形式释放出来。其辐射能量与辐射波长之间的关系用爱因斯坦——普朗克公式表示： △E=En－Ei=hc/λ (1) 式中，En、Ei为高能级和低能级的能量，h为普朗克常数，c为光速，λ为波长。 当外加的能量足够大时，可以把原子中的外层电子从基态激发到无限远，使原子成为离子，这种过程称为电离。当外加能量更大时，原子可以失去二个或三个外层电子成为二级离子或三级离子，离子的外层电子受激发后产生的跃迁，辐射出离子光谱。原子光谱和离子光谱都是线状光谱。由于各种元素的原子结构不同，受激后只能辐射出特征光谱。这种特征光谱仅由该元素的原子结构而定，与该元素的化合物形式和物理状态无关，这就是发射光谱定性分析的依据。定性分析就是根据试样光谱中某元素的特征光谱是否出现，来判断试样中元素是否存在及其大致含量。决定试样中有何种元素存在，不需要将该元素的所有光谱线都找出来，一般只要找出2-3条灵敏线，所谓灵敏线也叫最后线，即随着试样中该元素的含量不断降低而最后消失的谱线，它具有较低的激发电位，因而常常是共振线。 用发射光谱进行定性分析，是在同一块感光板上并列摄取试样光谱和铁光谱，然后在光谱投影仪上将谱片放大20倍，使感光板上的铁光谱与“元素光谱图”上的铁光谱重合。此时，若感光板上的谱线与“元素光谱图”上的某元素的灵敏线相重合，即表示该元素存在。还可以根据元素所出现的谱线，找出其谱线强度的最小级次，按表估计该元素的大概含量。 三、仪器与试剂 仪器：31WIA平面光栅摄谱仪，ADE-20型交直流电弧发生器，WTY型光谱投影仪,秒表，天津紫外Ⅰ型感光板。 试剂：显影液，定影液。 试样：铜合金试样，铝合金试样，未知试样，光谱纯石墨电极。 四、实验步骤 1.仪器装置 (1)31WIA平面光栅摄谱仪 ①电极架 电极用金属夹固定在电极架上，电极的位置可以上下、左右、前后移动。在燃弧前，利用照光灯调节好电极的位置，使其光影间隙充满中间光阑，使分析隙(即电极间的放电区)处在光路中，起弧后使激发光进入摄谱仪。 ②三透镜照明系统 其作用是使光源发出的光较多地进入狭缝，使狭缝各点上照度均匀，靠近电极架是第一透镜，它将电极成象(倒象)在第二透镜架上的遮光板上，第二透镜架上装有一遮光板称“中间光阑”，板上有六个不同高度的长方形孔，孔的高度由数字标出，中间光阑的作用一是用以调节电极间的距离，使每次测定总是截取光源同一部分，可保证弧光沿着光轴进入摄谱仪，二是起弧时，红热的电极辐射出连续背景，由遮光板遮去，仅使弧光通过遮光板上的孔而进入摄谱仪，第一、二透镜起聚光作用，第三透镜贴近狭缝，其作用是保证入射光束充满准直透镜，三只透镜保持相对距离，经调整固定后不得随便移动。 ③狭缝及调节机构 狭缝是一个精密部件，由两片锋利刀片组成，谱线是狭缝单色像，狭缝的任何缺损和沾污会直接影响谱线轮廓和强度的均匀性，使用时要防止碰伤刀口，狭缝宽度最小不能低于2μm，决不允许小于零。 狭缝调节机构包括调焦和调倾角。 调焦目的是调节狭缝处于反光镜焦平面上，使狭缝成象清晰，由狭缝后面调节鼓轮进行。倾角是指调节狭缝的倾斜角，使谱线平行于板移方向，以免两行光谱产生错位，由倾角调节器进行，随着光栅转角的变化，狭缝倾角也将变化。 ④哈特曼光阑 哈特曼光阑位于第三镜和狭缝之间，用于控制狭缝使在光谱板上得到不同高度、不同位置的光谱。作定性分析时，每摄一次谱，移动一次光阑位置、定量分析时，每更换一个样品，应移动暗盒位置。哈特曼光阑转盘上还装有阶梯减光板，它是在石英基片上用真空镀膜法蒸镀成三阶或九阶透明不同的区域构成。其作用是使进入光谱仪的光能量按一定比例减弱，逐渐改变底板的曝光量，以便制作光谱底板的乳剂特性曲线。 ⑤暗盒 暗盒是放置感光板的，感光板的尺寸为90×240mm，装感光板时，乳剂面应朝向光路。将暗盒装到摄谱仪上，用偏心轮夹紧，摄谱前，抽出暗盒挡板。 ⑥31WIA型平面光栅摄谱仪技术参数 工作波段：200.0-600.0nm；摄谱仪焦距：1050mm；光栅：1200条/mm；刻划面积：30×60mm；闪跃波长：300.0nm；线色散率：0.8nm/mm；一次摄谱范围：190.0nm(清晰范围140.0nm)