光譜分析的定性方法

A. 紫外吸收光譜分析法的定性和定量分析的依據是什麼

分析的依據是：根據物質對不同波長的紫外線吸收程度不同而對物質組成進行分析的方法。此法所用儀器為紫外吸收分光光度計或紫外-可見吸收分光光度計。
光源發出的紫外光經光柵或棱鏡分光後，分別通過樣品溶液及參比溶液，再投射到光電倍增管上，經光電轉換並放大後，由繪制的紫外吸收光譜可對物質進行定性分析。
由於紫外線能量較高，故紫外吸收光譜法靈敏度較高；同時，本法對不飽和烯烴、芳烴、多環及雜環化合物具有較好的選擇性，故一般用於這些類別化合物的分析及相關污染物的監測。
如，水和廢水統一檢測分析法中，紫外分光光度法測定礦物油、硝酸鹽氮；以可變波長紫外檢測器作為檢測器的高壓液相色譜法測多環芳烴等。

B. 三種常用的光譜分析方法

三種常用的光譜分析方法如下：

光譜分析法指的是物質的一類分析方法，主要有原子發射光譜法、原子吸收光譜法、紫外-可見吸收光譜法、紅外光譜法等。

其在飼料加工分爛睜析領域應用相當廣泛，特別是在測定飼料中的鉛、鐵、鉛、銅、鋅等離子的含量中的應用。熒光分析也是近年來發展迅速的痕量分析方法，該方法操作簡單、快速、靈敏度高、精密度和准確度好，並且線形范圍寬，檢出限低。

C. 光譜定性分析的基本原理是什麼

光譜定性分析的基本原理是：由於各種元素的原子結構不同，在光源的激發下，可以產生各自的特徵譜線，其波長是由每種元素的原子性質決定的，具有特徵性和唯一性，因此可以通過檢查譜片上有無特徵譜線的出現來確定該元素是否存在。

其優點是靈敏，迅速。歷史上曾通過光譜分析發現了許多新元素，如銣，銫，氦等。

(3)光譜分析的定性方法擴展閱讀：

通過光譜的研究，人們可以得到原子、分子等的能級結構、電子的組態、分子的幾何形狀、化學鍵的性質、反應動力學等多方面物質結構的信息。與此同時，光譜學方法應用在獲取物質組成方面的信息，為化學分析提供了多種重要的定性與定量的分析方法。

原子發射光譜即可依據某元素的特徵波長判斷是否為該元素，對於子吸收光譜由於通常是單元素分析，且光源即為待測元素燈，因此，一般不採用子吸收光譜來定性。

而分子光譜屬於連續光譜，一般根據其光譜的形狀以及某些征峰來定性，但由於分子光譜的形狀除了與物質的分子本身結構有關，還受其它多個因素的影響，某些分子光譜，如紫外可見吸收光譜特徵性不明顯，單獨用於定性往往有一定的困難。

D. 如何進行紅外吸收光譜定性分析

光譜分析是一種根據物質的光譜來鑒別物質及確定它的化學組成，結構或者相對含量的方法。按照分析原理，光譜技術主要分為吸收光譜，發射光譜和散射光譜三種。

按照被測位置的形態來分類，光譜技術主要有原子光譜和分子光譜兩種。紅外光譜屬於分子光譜，有紅外發射和紅外吸收光譜兩種，常用的一般為紅外吸收光譜。

相關信息：

當分子中各原子以同一頻率、同一相位在平衡位置附近作簡諧振動時，這種振動方式稱簡正振動（例如伸縮振動和變角振動）。分子振動的能量與紅外射線的光量子能量正好對應，因此當分子的振動狀態改變時，就可以發射紅外光譜，也可以因紅外輻射激發分子而振動而產生紅外吸收光譜。

分子的振動和轉動的能量不是連續而是量子化的。但由於在分子的振動躍遷過程中也常常伴隨轉動躍遷，使振動光譜呈帶狀。所以分子的紅外光譜屬帶狀光譜。分子越大，紅外譜帶也越多。

E. 光譜定性分析

由於各種元素原子結構的不同，在光源的激發作用下，都可以產生特徵的光譜，其波長是由每個元素的原子性質所決定的。如果某個樣品經過激發、攝譜，在譜片上有幾種元素的譜線出現，就證明該樣品中含有這幾種元素。這樣的分析方法，就稱為光譜定性分析。

試樣中所含元素只要達到一定的含量，都可以有其特徵譜線被攝譜記錄在感光板上。攝譜法操作簡單、耗費很低、快速，在幾小時內可以將含有數十種元素的多個樣品定性檢出，是目前進行元素定性分析的最好方法。

7.3.2.1 元素的光譜分析靈敏度

光譜分析的靈敏度，有絕對靈敏度與相對靈敏度兩種表示方法。所謂絕對靈敏度，就是能檢出某元素所需要的該元素的最少的質量；相對靈敏度則表示能檢出的某元素在樣品中最小的質量分數。

不同元素的光譜分析絕對靈敏度與相對靈敏度與下列因素有關:

1)分析元素是否易於激發，其輻射的光譜有沒有足夠的強度。

2)元素的電離電位的大小。一般來說，電離電位大的元素，其分析靈敏度低；而電離電位小的元素，其分析靈敏度高。

3)光譜定性分析方法、所用攝譜儀、光源、樣品引入分析間隙的方法及其他實驗條件等因素對分析靈敏度都有一定的影響。

光譜定性分析中必須注意的是，在某個樣品的光譜中沒有某種元素的譜線，並不表示在此樣品中該元素絕對不存在，而僅僅表示該元素的含量低於檢測方法的靈敏度。要確定某一元素在樣品中是否存在，必須在該樣品的光譜中辨認出其分析線，而譜線能被辨認出的前提是譜線加背景的總強度在一定程度上要超過背景的強度。

背景的來源主要是光學儀器內部的散射光、樣品或碳的顆粒在高溫下發射的連續光譜及分子光譜。背景太大，使譜線難以辨認；背景太小，甚至沒有背景，含量低的元素的譜線又不出現。所以，在光譜定性分析中應當保持足夠的曝光量，使背景剛剛出現為最好。

應用光譜方法，在理論上能對所有元素進行定性分析，但實際上應用直流電弧作為激發光源，一般只能分析 Ag、Al、As、Au、B、Ba、Be、Bi、C、Ca、Cd、Ce、Co、Cr、Cs、Cu、Dy、Er、Eu、F、Fe、Ga、Ge、Hf、Hg、Ho、In、Ir、K、La、Li、Lu、Mg、Mn、Mo、Na、Nb、Nd、Ni、Os、P、Pb、Pd、Pr、Pt、Ra、Rb、Re、Rh、Ru、Sb、Sc、Si、Sm、Sn、Sr、Ta、Tb、Te、Tn、Ti、Tl、Tm、U、V、W、Y、Yb、Zn、Zr等元素。

用交流電弧及高壓電火花也可進行以上元素的光譜定性分析。

7.3.2.2 攝譜前的准備

(1)電極

光譜分析金屬或合金樣品時，常以樣品本身作為電極，對於粉末或溶液狀態的樣品，經常用碳或石墨棒作為電極。進行光譜定性分析，最方便的就是使用石墨電極小孔法。

在光譜分析工作中經常使用光譜純石墨電極。在進行光譜定性工作以前，對於不同來源的石墨電極中殘存有哪些雜質，應先進行光譜定性檢查。

(2)攝譜儀的選擇

定性分析選用的攝譜儀，最理想的情況是樣品中所有需要分析元素的分析線都能在一張譜片上出現。當然還要求攝譜儀有足夠的解析度，使相鄰的譜線也能夠分開。如果樣品中含有元素較多，所攝光譜十分復雜，就要選用色散率足夠大的大型攝譜儀。但是，大型攝譜儀的主要缺點是一次攝譜只能攝取較小的波長范圍，一個樣品必須攝譜多次，方能包括分析所需的全部波長范圍。如果樣品成分很簡單，也可用較小色散率的儀器。

(3)光源的選擇

在光譜定性分析工作中，最常用的是直流電弧光源，採用陽極激發，可以激發約70種元素，且靈敏度高。

用石墨電極小孔法進行定性分析，直流電弧在燃燒時，每個元素都將從電極孔穴中按順序蒸發到弧焰中去，這種現象叫元素的選擇激發或分餾。雖然這種現象在其他激發光源中也存在，但在直流電弧的陽極激發中更為明顯。定性分析中恰好可以利用直流電弧這一特點，將易揮發元素和難揮發元素在燃弧的不同時間曝光而分別攝譜，避免互相干擾，以便於檢測。

為了降低背景、獲得最大的靈敏度，應注意在使用石墨電極小孔法進行定性分析時，電弧電流愈大，產生氰帶愈強烈，背景愈大；同時，如石墨電極直徑愈大，電極壁愈厚，以及樣品中混合石墨粉較多時，則在燃弧過程中消耗碳較多，從而引起背景值增大。

7.3.2.3 定性分析中的注意事項

光譜定性分析，要求能夠正確地確定被分析樣品中含有哪些元素，因此在操作中必須嚴加註意，應避免樣品被污染或由於噴濺而損失。

(1)必須嚴格防止樣品被污染

在定性分析過程中，必須特別仔細，避免將其他元素引入弧焰。因此，必須保持清潔的實驗室環境，每步操作都要非常小心(如稱樣、裝電極等)。在更換電極時，應先更換上電極，再更換下電極，以防止互相污染。已經使用過的電極，不宜重復使用。必須加入的石墨粉或其他試劑等，其純度需滿足一定的要求。

(2)注意避免樣品噴濺造成的損失

在攝譜過程中，往往由於樣品的噴濺，致使攝取的光譜中的譜線黑度大大降低，甚至使靈敏度不能滿足低含量元素的要求，從而獲得錯誤的分析結果。

1)當樣品潮濕或含有易揮發的有機物時，裝在電極小孔中雖經壓緊，但由於電極夾本身的熱傳導作用，有時粉末狀樣品仍會形成一圓柱體，高出電極孔。但只要將電極輕輕振動，使其恢復原狀，這時再燃弧，即可避免樣品的損失。

2)一般鐵礦石在燃弧後容易形成三氧化二鐵細小顆粒而如火星飛濺。這時應以低電流燃弧，在加大電流攝取第二條光譜時，電流不要升得太高，一般控制在7A左右為宜，並縮小電極間隙，可以減少飛濺損失。用石墨粉與樣品1∶1 稀釋，亦可防止飛濺現象發生。有的樣品在燃弧後不飛濺，但卻成為一個大熔珠暴露在電極孔上，並且急劇旋轉，這時應加大電流至15 A以上，使熔珠沾在電極上，避免其滾落下來造成損失。

3)當樣品中含有大量鋁或鈣的氧化物時，在燃弧過程中會形成柱狀白色固體，揮發很慢，當電極壁已燒光時，樣品仍成柱狀存在，很容易掉下來。發現這種情況，應及早加大電流，使兩個電極迅速靠近，幾乎接觸，使白色物熔融，促使樣品盡快蒸發，或在電極壁燒光前切斷電流，將白色物移至新電極上繼續攝譜，可以避免損失。

7.3.2.4 譜線和識譜

(1)元素的靈敏線、最後線和分析線

原子發射光譜是原子結構的反映，結構越復雜，光譜也越復雜，譜線就越多。即使是最簡單元素(如氫)，其原子譜線也不少；對於過渡元素、稀土元素，光譜就更復雜，可以有上千條譜線。同一元素的這些譜線，由於激發能、躍遷概率等各方面的原因，其強度也是不同的，即靈敏度也是不一樣的。在進行定性分析時，不可能也不需要對某一元素的所有譜線進行鑒別，而只需檢測出幾條合適的譜線就可以了。一般說來，若要確定試樣中某元素的存在，只需找出該元素兩條以上的靈敏線或最後線即可。元素的靈敏線一般是指一些激發電位低、強度大的譜線，多是共振線。元素譜線的強度隨其含量的降低而減弱，當樣品中元素的含量逐漸減少時，一些較不靈敏的譜線必然因靈敏度不夠而逐漸消失，當元素含量減至很小，最後仍然觀察到的少數幾條譜線，稱為元素的最後線。最後線一般是最靈敏線。光譜定性分析就是根據靈敏線或最後線來判斷元素的存在，所以它們還被稱為分析線。

在《光譜線波長表》和一些化學、物理手冊中，都可以查到各元素的最後線或靈敏線。在攝取的光譜中，逐條檢查最後線是光譜定性分析工作的基本方法。但當某一最後線在光譜中不能找到時，應考慮兩種可能，即：①樣品中無此元素；②此元素含量在所用光源激發條件及攝譜條件所能達到的靈敏度以下。

(2)識譜

識譜就是觀察攝取到的樣品的光譜，辨認譜線的波長，從而判斷樣品究竟由哪些元素組成。通常利用元素的最後線進行判斷。當樣品中元素含量較高時，也可以利用元素的特徵譜線組進行判斷。

定性分析的方法主要有標准試樣比較法和鐵光譜比較法。

A.標准試樣比較法

將欲檢出元素的物質或純化合物與未知試樣在相同條件下並列攝譜於同一塊感光板上。顯影、定影後在映譜儀上對照檢查兩列光譜，以確定未知試樣中某元素是否存在。此法多用於分析不常遇到的元素。

B.鐵光譜比較法

此法是以鐵的光譜為參比，通過比較光譜的方法檢測試樣的譜線(圖7.7)。由於鐵元素的光譜非常豐富，在210～660nm范圍內有幾千條譜線，譜線間相距很近、分布均勻，並且鐵元素的譜線波長均已准確測定，在各個波段都有一些易於記憶的特徵譜線，所以是很好的標准波長標尺。實際攝得的光譜圖放大20倍後，在不同波段的鐵光譜圖上方，准確標繪上67種元素的主要光譜線，即構成「標准光譜圖」。在實際分析時，將試樣與純鐵在完全相同條件下與攝譜並列。攝得的譜片置於映譜儀上，譜片也放大20倍，再與標准光譜圖比較。當兩個譜圖上的鐵光譜完全對准重疊後，檢查元素譜線，如果試樣中的某譜線也與標准譜圖中標繪的某元素譜線對准重疊，即為該元素的譜線。鐵光譜比較法可同時進行多元素的定性測定。

圖7.7 元素標准光譜圖

此外，定性分析的方法還有波長測量法，該法在比長儀中進行，分別測量未知波長譜線到兩條已知波長譜線(一般用鐵譜線)之間的距離，然後按線性比例內插法求出未知譜線的波長，再從波長表中查得該波長屬於何種元素的譜線。

F. 光譜定性分析的分析方法

進行光譜定性分析有以下三種方法： 對於其他組分及其光譜定性全分析，需要用鐵的光譜進行比較。採用鐵的光譜作為波長的標尺，來判斷其他元素的譜線。
具體操作如下：
1、將純鐵和試樣並列攝譜於同一感光板上；
2、將譜板在映譜儀上放大20倍；
3、首先使純鐵光譜與標准光譜圖上某些鐵光譜重合。若試樣光譜上某些譜線和圖譜上某些元素譜線重合，就可以確定譜線的波長及所代表的元素。
標准光譜圖比較法可以同時進行多種元素的定性分析。 當上述兩種方法均無法確定未知試樣中某些譜線屬於何種元素時，可以採用波長比較法。即准確測出該譜線的波長，然後從元素的波長表中查出未知譜線相對應的元素進行定性。

G. 定性分析法的方法有哪些

定性分析法的方法包括因果分析法、比較分析法以及矛盾分析法等。