一、原子光譜的產生
原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)發(fa)(fa)射光譜分(fen)析是(shi)根據原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)所(suo)發(fa)(fa)射的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光譜來測定(ding)物質的(de)(de)(de)(de)(de)(de)化學組(zu)分(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。不(bu)同物質由(you)不(bu)同元素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)所(suo)組(zu)成(cheng)，而(er)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)都包(bao)含(han)著一個(ge)(ge)結(jie)構緊密的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)核，核外(wai)圍繞(rao)著不(bu)斷運(yun)(yun)動(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)。每個(ge)(ge)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)處于一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)級(ji)上(shang)(shang)，具有一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)。在正常的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下，原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)處于穩定(ding)狀態，它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)是(shi) 低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，這種狀態稱(cheng)為基態。但當原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)受到能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(如(ru)熱能(neng)(neng)(neng)、電(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)等(deng))的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用時，原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)由(you)于與(yu)高速運(yun)(yun)動(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣態粒子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)和電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)相(xiang)互碰撞而(er)獲得了(le)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)，使(shi)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)中外(wai)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)從基態躍遷(qian)到更(geng)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)級(ji)上(shang)(shang)，處在這種狀態的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)稱(cheng)激發(fa)(fa)態。電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)從基態躍遷(qian)至(zhi)激發(fa)(fa)態所(suo)需的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)稱(cheng)為激發(fa)(fa)電(dian)(dian)位(wei)，當外(wai)加的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)足夠大時，原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)脫離原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)核的(de)(de)(de)(de)(de)(de)束縛力，使(shi)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)成(cheng)為離子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)，這種過程稱(cheng)為電(dian)(dian)離。原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)失(shi)去一個(ge)(ge)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)成(cheng)為離子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)時所(suo)需要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)稱(cheng)為一級(ji)電(dian)(dian)離電(dian)(dian)位(wei)。離子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)外(wai)層(ceng)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)也(ye)能(neng)(neng)(neng)被激發(fa)(fa)，其所(suo)需的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)即(ji)為相(xiang)應(ying)離子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)激發(fa)(fa)電(dian)(dian)位(wei)。處于激發(fa)(fa)態的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)是(shi)十分(fen)不(bu)穩定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，在 短(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時間內便躍遷(qian)至(zhi)基態或其它較低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)級(ji)上(shang)(shang)。
當(dang)原(yuan)子(zi)從較(jiao)高能(neng)級躍遷到(dao)基態(tai)或其它較(jiao)低(di)的(de)能(neng)級的(de)過程中，將釋(shi)放出多余的(de)能(neng)量(liang)，這(zhe)種能(neng)量(liang)是(shi)以一定波長的(de)電(dian)(dian)磁(ci)波的(de)形式(shi)輻射(she)(she)出去的(de)，其輻射(she)(she)的(de)能(neng)量(liang)可用下式(shi)表示(shi)：(1)E2、E1分別為(wei)(wei)高能(neng)級、低(di)能(neng)級的(de)能(neng)量(liang)，h為(wei)(wei)普朗克(Planck)常數；v及λ分別為(wei)(wei)所發射(she)(she)電(dian)(dian)磁(ci)波的(de)頻率(lv)及波長，c為(wei)(wei)光在真空中的(de)速度。
每一(yi)條(tiao)所(suo)發(fa)射(she)的(de)(de)(de)(de)(de)譜(pu)(pu)(pu)(pu)線(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)長(chang)(chang)，取決于(yu)躍(yue)(yue)遷(qian)(qian)前(qian)后兩個能(neng)級之差。由于(yu)原子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)級很多(duo)，原子(zi)在被激發(fa)后，其外層(ceng)電子(zi)可(ke)有不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)躍(yue)(yue)遷(qian)(qian)，但這(zhe)些躍(yue)(yue)遷(qian)(qian)應遵循一(yi)定(ding)(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)規則(即“光(guang)譜(pu)(pu)(pu)(pu)選律”)，因(yin)此對特(te)定(ding)(ding)(ding)(ding)元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)原子(zi)可(ke)產生(sheng)一(yi)系列不(bu)同(tong)(tong)波(bo)長(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征光(guang)譜(pu)(pu)(pu)(pu)線(xian)，這(zhe)些譜(pu)(pu)(pu)(pu)線(xian)按一(yi)定(ding)(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)順序排(pai)列，并保持一(yi)定(ding)(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)強度比(bi)例。光(guang)譜(pu)(pu)(pu)(pu)分析就是(shi)從(cong)識別這(zhe)些元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征光(guang)譜(pu)(pu)(pu)(pu)來鑒(jian)別元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)在(定(ding)(ding)(ding)(ding)性分析)，而(er)這(zhe)些光(guang)譜(pu)(pu)(pu)(pu)線(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)強度又與試樣中(zhong)該元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)含量有關，因(yin)此又可(ke)利(li)用這(zhe)些譜(pu)(pu)(pu)(pu)線(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)強度來測定(ding)(ding)(ding)(ding)元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)含量(定(ding)(ding)(ding)(ding)量分析)。這(zhe)就是(shi)發(fa)射(she)光(guang)譜(pu)(pu)(pu)(pu)分析的(de)(de)(de)(de)(de)基本(ben)依(yi)據。
二、發射光譜分析的過程
1．把試樣(yang)在能量的(de)作(zuo)用(yong)下蒸發(fa)(fa)、原(yuan)(yuan)子(zi)化(hua)(hua)(轉變成氣態(tai)原(yuan)(yuan)子(zi))，并使(shi)氣態(tai)原(yuan)(yuan)子(zi)的(de)外層電子(zi)激(ji)發(fa)(fa)至高能態(tai)。當從較高的(de)能級(ji)躍遷到較低的(de)能級(ji)時，原(yuan)(yuan)子(zi)將釋放出多(duo)余的(de)能量而發(fa)(fa)射出特征譜線。這(zhe)一過程稱為蒸發(fa)(fa)、原(yuan)(yuan)子(zi)化(hua)(hua)和激(ji)發(fa)(fa)，需借助(zhu)于激(ji)發(fa)(fa)光源來(lai)實現(xian)。
2．把原子所產生的輻射進行色散分光(guang)，按波長順序記錄(lu)在(zai)感光(guang)板上(shang)，就可呈現(xian)出有規則(ze)的光(guang)譜(pu)線(xian)條，即光(guang)譜(pu)圖。系借(jie)助于(yu)攝譜(pu)儀(yi)器的分光(guang)和檢測裝置(zhi)來實(shi)現(xian)。
3．根據所(suo)得(de)光譜圖進行定性鑒定或(huo)定量(liang)分(fen)(fen)析。由于(yu)不同(tong)元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)原(yuan)子結構(gou)不同(tong)，當被激發(fa)后發(fa)射光譜線的(de)(de)波長(chang)不盡(jin)相同(tong)，即每種元(yuan)素(su)(su)都有(you)其特(te)征(zheng)的(de)(de)波長(chang)，故根據這些元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)特(te)征(zheng)光譜就可(ke)以(yi)準確(que)無誤(wu)的(de)(de)鑒別元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)存在(zai)(定性分(fen)(fen)析)，而這些光譜線的(de)(de)強度(du)(du)又(you)(you)與試樣(yang)中該元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)含(han)(han)量(liang)有(you)關，因(yin)此又(you)(you)可(ke)利用(yong)這些譜線的(de)(de)強度(du)(du)來測(ce)定元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)含(han)(han)量(liang)(定量(liang)分(fen)(fen)析)
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