仪器分析 第四章原子吸收.ppt

第四章原子吸收光谱法基本概念回顾: 原子光谱原子光谱产生于原子外层电子能级的跃迁,它不但取决于外层电子的运动状态,也取决于电子间的相互作用。原子的能级通常用光谱项符号来表示 n ML J或n 2S+1 L J n :主量子数; M= 2S+1 :谱线多重性符号; L:总角量子数; J :内量子数(又称光谱支项) ,其能级可由四个量子数决定: 主量子数 n; 角量子数 l; 磁量子数 m; 自旋量子数 s; 原子外层有多个电子时,其运动状态用主量子数 n ;总角量子数 L; 总自旋量子数 S; 内量子数 J 描述; 总角量子数 L L=∑l外层价电子角量子数的矢量和,两个价电子时 L =| l 1 + l 2 | , | l 1 + l 2 -1| , ······ , | l 1 - l 2 | L =0 ,1,2,3, ······ , 分别用 S,P,D,F ······ ,表示例:碳原子,基态的电子层结构(1s) 2 (2s) 2 (2p) 2, 两个外层 2p电子: l 1=l 2 =1 ;L =2 ,1,0; 总自旋量子数 S : S =∑ s ;外层价电子自旋量子数的矢量和 S =0 ,1,2, ······ , S 正整数(价电子为偶数) 或= 0 , 1/2 , 3/2 , ······ , S 半整数(奇数) 例:碳原子,基态的电子层结构(1s) 2 (2s ) 2 (2p ) 2, 两个外层 2p电子: S =1 L与S之间存在相互作用;可裂分产生(2 S +1) 个能级; 这就是原子光谱产生光谱多重线的原因,称为谱线的多重性; 例: 钠原子,一个外层电子, 1s 22s 22p 63s 1 S =1/2 ;因此: M =2( S ) +1 = 2 ;双重线; 碱土金属:两个外层电子, 自旋方向相同时, S =1/2 + 1/2 =1 ,M = 3 ;三重线; 自旋方向相反时, S =1/2 - 1/2 =0 ,M = 1 ;单重线; 内量子数 J : 内量子数 J取决于总角量子数 L与总自旋量子数 S的矢量和 J = ( L + S),(L + S -1), ······ ,|L-S| 若L≥S;其数值共(2 S +1 )个; 若L<S;其数值共(2 L +1) 个; 例: L =2 ,S =1 ,则J 有三个值, J = 3 ,2,1; L =0 ,S =1/2 ;则J 仅有一个值 1/2 ; J 值不同的光谱项称光谱支项: n 2S+1 L J 如:钠原子的光谱支项符号 3 2S 1/2; 表示钠原子的电子处于 n =3 , 2S+1 =2( S = 1/2) ,L =0 ,J = 1/2 的能级状态(基态能级); 例: 写出镁原子基态和第一电子激发态的光谱支项?基态: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2l 1 =0, l 2 =0 L=0 S= 1/2-1/2= 0 2S+1=1 J=0 所以 n 2s+1 L J为3 1S 0?第一激发态: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 1 l 1 =0, l 2 =1 L=1 S=0 ,1 2S+1=1, 3 (1)S=0, J=1 ; (2)S=1, J=2,1,0 ;所以 n 2s+1 L J为3 1P 1 , 3 3P 2 , 3 3P 1 , 3 3P 0 电子能级跃迁的选择定则一条谱线是原子的外层电子在两个能级之间的跃迁产生的,可用两个光谱项符号表示这种跃迁或跃迁谱线: 例钠原子的双重 D线 Na O ; 3 2S 1/ 2 — 3 2P 3/ 2 ; Na A O ; 3 2S 1/ 2 — 3 2P 1/ 2 ; 电子能级跃迁的选择定则根据量子力学原理,电子的跃迁不能在任意两个能级之间进行;必须遵循一定的“选择定则”: (1)主量子数的变化Δn为正整数,包括零; (2)总角量子数的变化ΔL = ±1; S-P,P-S,P-D,D-F 等(3) 内量子数的变化ΔJ =0 ,±1; 但是当 J =0 时, ΔJ =0 的跃迁被禁阻; (4 )总自旋量子数的变化Δ S =0 ,即不同多重性状态之间的跃迁被禁阻;