一、目的与要求
1.学习利用光谱图比较法进行光谱定性分析的操作方法。
2.学会使用摄谱仪和光谱投影仪以及谱片的显影和定影方法。
二、实验原理
原子发射光谱分析法是根据受激发的物质所发射的光谱来判断其组成的一门技术。在室温下，物质中的原子处于基态(E0)，当受外能(热能、电能等)作用时，核外电子跃迁至较高的能级(En)，即处于激发态，激发态原子是十分不稳定的，其寿命大约为10－8s。当原子从高能级跃迁至低能级或基态时，多余的能量以辐射形式释放出来。其辐射能量与辐射波长之间的关系用爱因斯坦——普朗克公式表示： 商品电子防盗系统△E=En－Ei=hc/λ (1)
式中，En、www.ppmEi为高能级和低能级的能量，h活性炭脱硫剂为普朗克常数，c为光速，λ为波长。
当外加的能量足够大时，可以把原子中的外层电子从基态激发到无限远，使原子成为离子，这种过程称为电离。当外加能量更大时，原子可以失去二个或三个外层电子成为二级离子或三级离子，离子的外层电子受激发后产生的跃迁，辐射出离子光谱。原子光谱和离子光谱都是线状光谱。 由于各种元素的原子结构不同，受激后只能辐射出特征光谱。这种特征光谱仅由该元素的原子结构而定，与该元素的化合物形式和物理状态无关，这就是发射光谱定性分析的依据。定性分析就是根据试样光谱中某元素的特征光谱是否出现，来判断试样中元素是否存在及其大致含量。 决定试样中有何种元素存在，不需要将该元素的所有光谱线都出来，一般只要出2-3条灵敏线，所谓灵敏线也叫最后线，即随着试样中该元素的含量不断降低而最后消失的谱线，它具有较低的激发电位，因而常常是共振线。 用发射光谱进行定性分析，是在同一块感光板上并列摄取试样光谱和铁光谱，然后在光谱投影仪上将谱片放大20倍，使感光板上的铁光谱与“元素光谱图”上的铁光谱重合。此时，若感光板上的谱线与“元素光谱图”上的某元素的灵敏线相重合，即表示该元素存在。还可以根据元素所出现的谱线，出其谱线强度的最小级次，按表估计该元素的大概含量。
三、仪器与试剂
仪器：31WIA平面光栅摄谱仪，ADE-20型交直流电弧发生器，WTY型光谱投影仪,秒表，天津紫外Ⅰ型感光板。
试剂：显影液，定影液。
试样：铜合金试样，铝合金试样，未知试样，光谱纯石墨电极。 四、实验步骤
1.仪器装置
(1)31WIA平面光栅摄谱仪
①电极架
电极用金属夹固定在电极架上，电极的位置可以上下、左右、前后移动。在燃弧前，利用照光灯调节好电极的位置，使其光影间隙充满中间光阑，使分析隙(即电极间的放电区)处在光路中，起弧后使激发光进入摄谱仪。
②三透镜照明系统
其作用是使光源发出的光较多地进入狭缝，使狭缝各点上照度均匀，靠近电极架是第一透镜，它将电极成象(倒象)在第二透镜架上的遮光板上，第二透镜架上装有一遮光板称“中间光阑”，板上有六个不同高度的长方形孔，孔的高度由数字标出，中间光阑的作用一是用以调节电极间的距离，使每次测定总是截取光源同一部分，可保证弧光沿着光轴进入摄谱仪，二是起弧时，红热的电极辐射出连续背景，由遮光板遮去，仅使弧光通过遮光板上的孔而进入摄谱仪，第一、二透镜起聚光作用，第三透镜贴近狭缝，其作用是保证入射光束充满准直透镜，三只透镜保持相对距离，经调整固定后不得随便移动。
③狭缝及调节机构
狭缝是一个精密部件，由两片锋利刀片组成，谱线是狭缝单像，狭缝的任何缺损和沾污会直接影响谱线轮廓和强度的均匀性，使用时要防止碰伤刀口，狭缝宽度最小不能低于2μm，决不允许小于零。
狭缝调节机构包括调焦和调倾角。
调焦目的是调节狭缝处于反光镜焦平面上，使狭缝成象清晰，由狭缝后面调节鼓轮进行。
倾角是指调节狭缝的倾斜角，使谱线平行于板移方向，以免两行光谱产生错位，由倾角调节器进行，随着光栅转角的变化，狭缝倾角也将变化。
④哈特曼光阑
哈特曼光阑位于第三镜和狭缝之间，用于控制狭缝使在光谱板上得到不同高度、不同位置的光谱。作定性分析时，每摄一次谱，移动一次光阑位置、定量分析时，每更换一个样品，应移动暗盒位置。 哈特曼光阑转盘上还装有阶梯减光板，它是在石英基片上用真空镀膜法蒸镀成三阶或九阶透明不同的区域构成。其作用是使进入光谱仪的光能量按一定比例减弱，逐渐改变底板的曝光量，以便制作光谱底板的乳剂特性曲线。
⑤暗盒
暗盒是放置感光板的，感光板的尺寸为90×240mm，装感光板时，乳剂面应朝向光路。将暗盒装到摄谱仪上，用偏心轮夹紧，摄谱前，抽出暗盒挡板。
⑥31WIA型平面光栅摄谱仪技术参数
工作波段：200.0-600.0nm；摄谱仪焦距：1050mm；光栅：1200条/mm；刻划面积：30×60mm；闪跃波长：300.0nm；线散率：0.8nm/mm；一次摄谱范围：190.0nm(清晰范围140.0nm)；理论分辨率：72000；狭缝：对称开放式；宽度0-300μm；宽度分度值：0.001mm；有效高度10mm。
(2)光谱投影仪
摄谱仪拍摄的光谱底板放在光谱投影仪上，放大20倍，与已知物质光谱或标准光谱图作比较，是进行光谱定性分析和半定量分析主要工具。常用的是国产WTY型光谱投影仪。
2 实验操作
(1)摄谱前准备
①加工好石墨电极，将试样装入电极，做好记录，并装到电极架上。
②合金棒电极可直接装在电极架上。
③暗室中将感光板装入暗盒，并将暗盒装在摄谱仪上，拉开挡板。
④调节好仪器工作参数
中心波长 、狭缝宽度、倾角、焦距、哈特曼光阑 、板移(即暗盒位置)
利用电极架对光灯调整电极位置，观察遮光板上电极成像位置。
在自动曝光控制器上选择好预燃时间和曝光时间。
(2)摄谱条件
工作电流5.5A
狭缝9μm 焦距11 倾角5.1
中心波长3200
预热时间Fe棒0秒；Cu棒6秒
遮光板3.2
曝光时间Fe棒5秒；Cu棒15秒
(3)摄谱
按下起动按纽，预燃开始(对光灯熄，光源激发，预燃指示灯亮)，额定时间后，预燃结束，曝光开始(快门打开，曝光指示灯亮)。经一定时间，曝光结束，光源停止激发，快门闭，一次摄谱结束，同样进行下次摄谱。 全部摄谱结束，推进暗盒挡板，切断电源。
(4)暗室操作
将配好的显影液、定影液分别倒入盘内，调节显影液、定影液温度18～22℃，在红灯下将感光板乳剂面向上放在显影液内，显影3-4min，在显影过程中要不断摇动搪瓷盘使显影均匀，到时间取出感光板，用清水漂洗一下，放入定影液中，定影至完全透明，再将感光板放在清水中冲洗15min(注意流水不能直接冲洗在谱片的乳剂面上)取出凉干。
(5)查谱
将谱片放到投影仪的谱片台上，乳剂面朝上，长波在左面，转动谱片上下、左右移动纽，使拍摄的铁谱和“元素光谱图”上的铁谱重合，逐段检查试样谱线中有哪些谱线和“元素光谱图”上标出的有关元素的灵敏度相重合，对试样中每一种元素要查出2～3条灵敏线才能确定
试样有该元素存在，根据谱线出现多少和强度，确定元素存在与否及大致含量。
五、结果与讨论
根据查谱结果，列出未知试样中的组分及其含量范围。
六、实验要点及注意事项 排毒柜
1.激发光源为高电压、高电流装置，要注意安全，遵守操作规程。换电极时，手只能接触电极架上的绝缘部分；
2.对精密光学仪器，不准用手或布去擦试光学表面，不准移动其位置；
3.电弧有强烈紫外线灼伤眼睛，点弧时，注意放好防护玻璃；
4.开始摄谱前，打开通风设备，使金属蒸气排出室外。
七、思考题
1.简述摄谱仪以下参数的作用
中间光阑、狭缝、倾角、焦距
2.光谱定性分析时，采用何种光源好，为什么?
3.在光谱定性分析中，拍摄铁光谱和试样光谱时，为什么要固定暗盒位置而移动光阑，而不能固定光阑移动暗盒。
4.本实验所用摄谱仪的倒线散率8.3A/mm，暗盒尺寸240mm×90mm拍谱中心
长3200，其摄谱的波长范围。
绞车滚筒
实验二 原子吸收光谱测定水中镁
一、目的与要求：
1．了解原子吸收分光光度计的结构和操作方法；
2．掌握实验条件的选择和干扰抑制剂的应用；
3．了解从回收率来评价分析方案和测得结果的方法；
4．通过自来水中镁的测定掌握原子吸收法的实际应用。
二、实验原理：
原子吸收光谱：光源发射的被测元素的特征辐射，通过样品蒸气时，被待测元素的基态原子所吸收，由光源辐射的减弱程度求得样品中被测元素的含量。
定量分析依据：在光源发射线的半宽度 < 吸收线的半宽度（即锐线光源）的条件下，光源发射线通过一定厚度的原子蒸气，并被同种基态原子所吸收。吸光度 A与原子蒸气中待测元素的基态原子数之间，遵循朗伯测向天线—比尔定律
I0
A = lg — = K C L
I
原子吸收条件：在原子吸收分析中，测定条件的选择非常重要，它对测定的灵敏度、准确度和干扰情况均有很大影响。
过大—发射线变宽，工作曲线弯曲，灵敏度降低，灯寿命减小。
1．灯电流：空心阴极灯的灯电流{
过小—发光强度弱，发光不稳定，信噪比下降
∴在保证灯电流稳定和输出光强适当的条件下，尽可能选用较低的
灯电流（通常以标明的最大电流的 作工作电流为宜。
2．燃助比：指燃气、助燃气流量的比值，直接影响试样的原子化效率。
（使被测元素原子化，需高温火焰，燃助比指火焰的构成）。
正常焰—燃气和助燃气的比例符合化学计量关系，C2H2+ O2+10N2 = 2CO2+H2O+10N2
(温度高、干扰小、背景低、稳定性好，适合许多元素的测定)
富燃焰—燃助比提高，燃气量增大，火焰呈黄，层次模糊，温度稍低，火焰呈还原性气氛，适合易形成难离解氧化物元素测定。
贫燃焰—燃助比下降，燃气量减小，氧化性较强，温度较低，适合易离解、易电离元素的原子化，如碱金属。
3．燃烧器的高度：火焰高度不同，火焰温度和火焰气氛（性质）不同，产生基态原子浓度也就不同。
三、仪器与试剂：
1． 仪器：GGX-1型原子吸收分光光度计、 乙炔钢瓶、 空气压缩机、
镁空心阴极灯
容量瓶、50ml 17只； 100ml 1只
吸量管：1 ml 1只； 5 ml 3只
烧杯 表面皿
2．试剂：镁储备液 1.000mg·ml-1 镁工作液 10.00 mg·ml-1
锶溶液 1.00ml≈10mgSr
