1. 原子光谱的理论基础
光谱分析是根据物质的特征光谱来研究物质的化学组成、结构和存在状态的一类分析领域,它可分为原子发射光谱分析、原子吸收光谱分析、分子发射光谱分析、分子吸收光谱分析、X射线荧光光谱分析、原子和分子荧光光谱分析、红外和拉曼光谱分析等各类分析方法。
原子发射光谱分析是根据试样物质中气态原子(或离子)被激发以后,其外层电子辐射跃迁所发射的特征辐射能(不同的光谱),来研究物质化学组成的一种方法。常称为光谱化学分析,也简称为光谱分析。
1. 1 原子的结构和辐射跃迁
原子光谱是原子内部运动的一种客观反映,原子光谱的产生与原子的结构密切有关。在原子光谱分析时,最被关心的是光谱线波长的选择,以及所选光谱线的强度,而谱线的波长以及影响谱线强度的因素与原子结构密切相关。因此,一个光谱分析工作者有必要对原子结构及辐射跃迁过程有所了解。
早在19世纪中,人们已积累了一些原子光谱的实践知识。Bunsen及Kirchhoff最先将分光镜应用于元素的鉴定及分析,并将元素与特征谱线相联系,认识到线光谱是原子发射的。
1913年Bohr提出了原子结构学说,其要点如下:
9) 电子绕核作圆周运行,可以有若干个分立的圆形轨道,在不同轨道上运行的电子处于不同的能量状态。在这些轨道上运行的电子不辐射能量,即处于定态。在多个可能的定态中,能量最低的态叫基态,其它称为激发态
10) 原子可以由某一定态跃迁至另一定态。在此过程中发射或吸收能量,两态之间的能量差等于发射或吸收一个光子所具有的能量,即
h=E2-E1
上式称为Bohr频率条件。式中,E2 E1。如E2为起始态能量,则发射辐射;如E2为终止态能量,则吸收辐射。h为planck常数(6.6262×10-34J•S)。
17) 原子可能存在的定态只能取一些不连续的状态,即电子只能沿着特定的轨道绕核旋转。在这些轨道上,电子的轨道运动角动量P必须等于h/2的正整数倍。即
P= n•h/2 (n=1,2,3)
此式称为Bohr量子化规则,n称为主量子数据。 |
|