Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ѕроисхождение атомных эмиссионных спектров




 

јтомы и ионы всех химических элементов могут находитьс€ в нормальном (основном) и возбужденном состо€ни€х. ¬ нормальном состо€нии атомы обладают минимальной энергией 0 и в этом состо€нии не излучают. ѕод вли€нием внешних воздействий (высока€ температура, столкновение с быстролет€щими частицами) атомы получают дополнительную энергию и переход€т в возбужденное состо€ние, при этом происходит переход преимущественно валентных электронов с нормального энергетического уровн€ 0 на более высокий i:

 

B   E 0
B*
B
Ei
1
2
3

Δ E 1= E 1Ц E 0= 1 =hc/l 1

Δ E 2= E 2Ц E 0= 2 =hc/l 2

ЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ..

Ei =S(Ei Ц E 0)= S i= S hc/li,

 

где h Ц посто€нна€ ѕланка; ν Ц частота излучени€; с Ц скорость света; l Ц длина волны излучени€.

ѕо истечении очень короткого времени (~10Ц8 с) каждый возбужденный атом самопроизвольно (спонтанно) возвращаетс€ в нормальное состо€ние (или какое-либо устойчивое промежуточное), при этом избыточна€ энерги€ излучаетс€ в виде квантов света i.

 аждый переход электрона с возбужденного энергетического уровн€ на устойчивое состо€ние с меньшей энергией сопровождаетс€ излучением кванта света, но так как в излучении принимают участие много атомов с различными начальными энерги€ми и переход возбужденных электронов осуществл€етс€ на различные устойчивые состо€ни€, то энерги€ и длины волн излучаемых квантов тоже различные. ” каждого элемента наблюдаетс€ сво€ совокупность (S hc/li) квантов света с различными длинами волн.

ѕри разложении испускаемого излучени€ по длинам волн в наблюдаемых (или фотографируемых) спектрах каждому электронному переходу соответствует определенна€ лини€, а сам спектр называетс€ линейчатым. ѕоложение линий в спектре элемента определ€етс€ только природой химического элемента и не зависит от его концентрации. „исло линий в спектре определ€етс€ числом электронных переходов, преимущественно валентных электронов. “ак как энерги€ излучаемых квантов элемента различна€, то и интенсивность линий в спектре тоже различна€.

Ќаиболее €ркие линии в спектре элемента называют аналитическими. —амые интенсивные (€ркие) линии в спектрах элементов наблюдаютс€ при переходах электронов с самого нижнего возбужденного уровн€ на основной. “акие линии называют резонансными. ќдним из наиболее замечательных свойств атомных спектров €вл€етс€ их дискретность (т.е. линейчата€ структура) и сугубо индивидуальный характер, что делает такие спектры опознавательным признаком каждого элемента. “о есть атомный эмиссионный спектр каждого химического элемента характеризуетс€ только ему свойственной комбинацией спектральных линий. Ќа этом основан качественный анализ.  оличественное же определение элементов основано на измерении интенсивности квантов излучени€ по наиболее €рким аналитическим лини€м в спектрах элементов.

¬ плазме возбужденные и невозбужденные атомы наход€тс€ в термодинамическом равновесии в соответствии с законом Ѕольцмана:

 

,

 

где Ni и N 0 Ц концентрации атомов в возбужденном и основном состо€ни€х, соответственно; gi и g 0 Ц статистические веса этих состо€ний; Ei Ц энерги€ возбужденного уровн€ i, э¬; Ц абсолютна€ температура.

»нтенсивность спектральной линии, соответствующей переходу электрона с i -го уровн€ на основной, описываетс€ выражением:

 

Ii 0= NiAi 0 i 0,

 

где Ai 0 Ц веро€тность спонтанного перехода электрона с уровн€ i на основной; h Ц посто€нна€ ѕланка; ν Ц частота излучени€, сЦ1.

ѕри посто€нной температуре число возбужденных атомов Ni пропорционально числу атомов N 0, т.е. фактически общему числу атомов в плазме атомизатора. »нтенсивность спектральных линий возрастает пропорционально концентрации N 0 невозбужденных атомов в плазме, а, следовательно, и концентрации элемента в пробе, но только в области малых концентраций. ѕри более высоких концентраци€х атомов пропорциональна€ зависимость интенсивности линий от N 0 нарушаетс€ вследствие эффекта самопоглощении испускаемого излучени€ плазмой. ¬ли€ние самопоглощени€ в наибольшей степени про€вл€етс€ при резонансных переходах, так как в этом случае фотоны поглощаютс€ атомами, наход€щимис€ в основном (невозбужденном) состо€нии, которые преобладают в плазме (Ni << N 0). “ем не менее, дл€ достаточно широкого интервала концентраций элемента в пробе зависимость интенсивности I спектральной линии от концентрации с элемента в анализируемой пробе можно выразить эмпирическим уравнением Ћомакина-Ўайбе:

 

I = b, (2.1)

 

где а Ц коэффициент, завис€щий от свойств источника возбуждени€ и пробы; b Ц коэффициент, учитывающий самопоглощение излучени€ в плазме атомизатора.

  сожалению, самопоглощение излучени€ не единственна€ помеха в проведении јЁ—ј. ѕри электронных переходах с близкими энерги€ми существует веро€тность наложени€ спектральных линий при их уширении. Ўирина спектральной линии увеличиваетс€ с ростом ее интенсивности.  роме того, на ширину спектральной линии оказывают вли€ние и другие факторы Ц это естественное уширение, обусловленное конечным Ђвременем жизниї возбужденного состо€ни€ (10Ц4Ц10Ц5 нм), доплеровское уширение, обусловленное хаотическим тепловым движением атома (Δl≈10Ц3 нм), лоренцевское (ударное) уширение, обусловленное столкновени€ми с другими атомами (Δl≈10Ц3 нм). ќднако, уширение линий в эмиссионных спектрах атомов с учетом вли€ни€ всех возможных факторов, как правило, не превышает величины Δl≈10Ц3 нм, что практически не вли€ет на положение аналитических линий в спектрах элементов.

≈сли в анализируемом образце содержитс€ несколько элементов, то дл€ получени€ аналитической информации следует выбирать такие участки спектра, где аналитические линии элементов не перекрываютс€. јналогично поступают, когда про€вл€етс€ заметное вли€ние сопутствующего фона. —реди физико-химических помех, вли€ющих на интенсивность спектральных линий, следует отметить также неполноту атомизации пробы и ионизацию атомов, которые уменьшают концентрацию N 0 Ђатомного параї в плазме и, в конечном счете, уменьшают концентрацию Ni возбужденных атомов, формирующих аналитический сигнал.

ƒл€ подавлени€ физико-химических помех и поддержани€ посто€нства температуры примен€ют так называемые спектроскопические буферы. ƒл€ уменьшени€ образовани€ труднодиссоциирующих оксидов ввод€т в плазму соединени€ металлов, образующих более прочные оксиды, а ионизацию атомов определ€емых элементов подавл€ют введением в пробу щелочных металлов с низкими потенциалами ионизации, например,   ( ион.=4.34 э¬), Na ( ион.=5.14 э¬).

 

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-10-01; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 768 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

—воим успехом € об€зана тому, что никогда не оправдывалась и не принимала оправданий от других. © ‘лоренс Ќайтингейл
==> читать все изречени€...

1535 - | 1343 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.013 с.