仪器分析实验 原子发射与原子吸收光谱法 实验一五四
一,实验目的
1. 掌握用"谱线图"比较法进行光谱定性分析的方法. 2. 掌握谱线强度比较法进行半定量分析的方法. 3. 学习平面光栅摄谱仪和映谱仪的操作方法及暗室冲洗技术.
原子发射光谱定性和半定量分析
二,方法原理
每种元素的原子(或离子)受到激发后,都将发射出其特定波长的光谱线,它代表了元素 的特征,这就是发射光谱定性分析的依据. 然而,每一种元素都可以发射许多条不同波长的谱线,由于原子的内在原因,决定了各条 谱线的强度也不相同.当元素含量降低时,光谱中强度弱的谱线相继消失,最后消失的几条谱 线叫做最后线,即灵敏线.最后线是检出限量最低的谱线.每种元素有它自己的最后线.定性 分析时,首先要检查光谱中的几条最后线是否出现,如该元素存在,则最后线必然出现.如该 元素的最后线不出现, 则灵敏度较差的谱线就不可能出现. 这时若在灵敏度较差的谱线位置上 出现了谱线,就可能是由其他元素的干扰而引起的. 事实上, 由于试样中许多元素的谱线波长相近, 而摄谱仪及感光板的分辨率又有限, 因此, 在记录到的试样光谱中,谱线会相互重叠,发生干扰,当需要确证某一元素的分析线是否受到 干扰时,首先要判明干扰元素是否存在(可检查干扰元素的最后线出现与否) .当一条分析线 确实受到干扰时,只能寻找别的分析线,即灵敏度较差的线.一般只要确定该元素的少数几条 最后线或者一些特征线存在,就可以确定该元素存在.利用这一特性可对 70 余种元素进行定 性分析. 为了便于识别谱线波长位置, 通常用铁光谱作为波长标尺, 将铁棒或氧化铁粉末与试样并 列摄谱,把摄得的谱板置于映谱仪上,放大 20 倍与"谱线图"进行比较,如果某些元素的灵 敏线出现则证明试样中存在这些元素. 在一定的条件下, 元素的谱线强度随着其含量增高而增大, 利用这一特性可对各种元素进 行定量分析.为了确定其大致含量,可将试样与半定量标样在同一块感光板上摄谱,然后在映 谱仪上用目视法, 对被测元素的黑度进行比较, 借助所出现最低级别谱线的强度级数估计各元 素在试样中的大致含量,即光谱半定量分析法.表 154-1 列出了所出现最低级别谱线的强度级 数与含量的对应关系.
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表 154-1 谱线强度级数与含量的对应表 谱线强度级
1 2~3 4~5 6~7 8~9 10
估计含量范围 (%)
100~10 10~1 1~0.1 0.1~0.01 0.01~0.001 <0.001
含量等级
主体 大量 中量 小量 微量 痕量
三,仪器和试剂
仪器:WPG-100 型平面光栅摄谱仪;交流电弧发生器;映谱仪 试剂:天津紫外Ⅱ型感光板;铁电极;碳粉(光谱纯) ;显影液;定影液;被测试样; 标准样:标准样配制的原则应使标准样和试样的成分相近,并有适当的浓度间隔.因此, 以不含被测元素的矿样 (空矿) 作基物较好, 但进行光谱定性全分析时, 难以找到合适的空矿. 一般采用人工合成基体来配制标准样, 通常按 Fe 5%, 7%, 2%, 1%, 1%, 0.5%, A1 Ca Mg Na K Si 33.5%的质量比,称出相应的氧化物混合研磨而成.然后加入定量的被测元素(如 Pb,Cr, Cu 等) 配成 1%的标准样, 再依次用人工基物逐步稀释成 0.1%, 0.01%, 0.001%的一套标准样.
四,实验步骤
1. 摄谱 (1)装样:取孔穴 2.5mm×3.0mm×0.5mm 的石墨电极分别装入标准样,试样和铁粉, 试样应压紧并露出碳孔边缘. (2)接好光源线路,调至光线全部均匀地照射在狭缝盖上的全圆圈内. (3)设置摄谱工作条件:狭缝 7μm;中间光栏 5mm;上电极,圆锥形石墨棒;下电极, 有孔石墨电极(已装样) ;感光板天津Ⅱ型. (4)装感光板:取下感光板盒,在暗室里装感光板,装在 2400~4200 波段处,盖紧板 盒后,装至摄谱仪上,抽开挡板使感光板乳剂面对准光路. (5)安装电极:分别将电极插入电极架上调整电极间距,点燃电弧,调节电极头成像落 在中间光栏两侧.光线均匀照明狭缝,取下狭缝盖后即可摄谱. (6)摄谱顺序 ①定性分析 采用哈特曼光栏(即不移动感光板)摄谱. A.铁谱 将哈特曼光栏置于 2,5,8 处,控制电流在 5A 左右,曝光约 15S. 将哈特曼光栏置于 1(或 3,4,6,7,9)处,控制电流 6A 左右曝光 30S, B.试样摄谱
升高电流至 8~10A,至试样烧完为止(孤焰呈紫色,电流下降,发出吱吱声) ,记录摄谱时间.

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