Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Чувашская государственная сельскохозяйственная академия»

Кафедра «Ремонт машин и технология конструкционных материалов»

ЭМИССИОННЫЙ СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТАЛЛОВ

Методическое указание к лабораторной работе

Чебоксары -2014

Михайлов Б.В. Эмиссионный спектральный анализ металлов: Методические указания по выполнению лабораторной работы. Чебоксары: ЧГСХА, 2014. – 26 с.

Методическое указания содержат описание лабораторной работы, выполняемой при изучении дисциплины «Анализ металлов».

Предназначены для студентов инженерного факультета, обучающихся по направлению подготовки бакалавра 110800 – Агроинженерия (профиль - Технический сервис в агропромышленном комплексе).

Рецензент Семенов А.В., доцент кафедры Ремонта машин и технологии конструкционных материалов

Методическое указание рассмотрено и одобрено на заседании кафедры РМ и ТКМ

(протокол № 8 от 20 марта 2014 г.)

© Б.В. Михайлов, 2014 г.

© ФГБОУ ВПО ЧГСХА, 2014 г.

Эмиссионный спектральный анализ металлов

Необходимые принадлежности:

1. Стилоскоп универсальный СЛУ;

2. Образец стали;

3. Наждачная бумага;

4. Отвертка;

5. Атлас спектральных линий универсального стилоскопа СЛУ.

Цель работы:

Ознакомление с методикой качественного и количественного спектрального анализа металлов.

Задание:

1. Ознакомится основными положениями.

2. Приготовить образец.

3. Изучить устройство стилоскопа СЛУ.

4. Рассмотреть различные области спектра при анализе данного сплава.

Основные положения.

Эмиссионным, или атомным, спектральным анализом называют метод исследования элементного (качественного и количественного) состава вещества по спектру излучения его атомов.

Спектры излучения атомов наблюдают на специальных оптических приборах, помещая исследуемые пробы в такие источники энергии, как газовое пламя, электрическая дуга постоянного или переменного тока, высоковольтная искра и т. п. При этом происходит испарение и диссоциация исследуемых веществ на атомы и ионы, которые возбуждаются и дают спектры испускания (эмиссионный спектр). Испускание света атомами происходит за счет изменения их энергии. В невозбужденном, т. е. нормальном состоянии атомы обладают минимальной энергией Е₀. При подведении энергии, например, при столкновении с быстролетящими электронами, энергия которых достаточна для возбуждения, атомы возбуждаются, т. е. переходят на более высокий энергетический уровень.

Через очень короткое время (~ 10^-8 с) атом самопроизвольно возвращается в нормальное или какое-то более низкое возбужденное состояние. Освобождающаяся при этом энергия ∆Е излучается в виде светового кванта ∆Е = h ∙ ν (1),

где h – постоянная Планка.

Частота излучения (, с^-1 ) будет определяться соотношением:

(2),

где Е_А* и Е_А - энергия атома в возбужденном и нормальном состояниях.

Характеризуя излучение волновым числом (, см^-1), можно записать:

(3) ,

где с – скорость света. Совокупность излучаемых частот связана с энергетическими состояниями атома.

Свет, излучаемый атомами, при помощи спектрального прибора разлагается в эмиссионный спектр, состоящий из набора отдельных спектральных линий (линейчатый спектр). По характерным линиям в спектре можно идентифицировать элементы, содержащиеся в анализируемом веществе (качественный спектральный анализ), а по относительным интенсивностям спектральных линий определять концентрацию элемента в исследуемом образце (количественный анализ).