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分析化学

原子吸收与发射(AAS、ICP)

受激原子如何发出特定颜色的光,从焰色试验到测量痕量金属的仪器。

直觉直觉:原子的颜色指纹

把一撮食盐放进火焰会发出黄光,铜则使火焰变绿。热使电子跃迁到更高能级,回落时原子发光。每种元素的能级是固定的,所以颜色也是固定的。

三维本生灯,铂丝环上带盐;火焰颜色取决于金属。
选择一种金属离子,查看火焰的大致颜色。颜色是肉眼感知的,不是测得的光谱。

中学阶段中学阶段:常见金属的颜色

焰色(近似)
离子颜色
Li⁺深红
Na⁺亮黄橙
K⁺淡紫
Ca²⁺橙红
Sr²⁺红
Ba²⁺淡绿
Cu²⁺蓝绿

大学大学阶段:从颜色到测量

ΔE=hν=hcλ\Delta E = h\nu = \frac{hc}{\lambda}

例题: 钠的 D 线

钠在 λ=589\lambda = 589 nm 附近发射。求光子能量(eV)及每摩尔的能量。

解答

E=hc/λ=6.626×10−34×2.998×108/589×10−9=3.37×10−19E = hc/\lambda = 6.626\times10^{-34} \times 2.998\times10^{8} / 589\times10^{-9} = 3.37\times10^{-19} J =2.10= 2.10 eV,乘以 NAN_A 约为 203 kJ/mol。

原子发射(火焰光度法、ICP)中,所选谱线的强度与元素浓度成正比。原子吸收(AAS)则用同种元素的灯发出的光穿过火焰,按朗伯–比尔定律测量其衰减。两者都用标准样品作校准曲线;ICP 的温度远高于火焰,可同时测定多种元素的痕量。