原子吸收分光光度法測(cè)定奶粉中的鈣

1、實(shí)驗(yàn)六,原子吸收分光光度法測(cè)定奶粉中的鈣,復(fù)旦大學(xué)化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心王叢笑,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握用原子吸收分光光度法進(jìn)行定量測(cè)鈣的方法2.試驗(yàn)影響測(cè)定鈣的因素3.了解原子吸收分光光度計(jì)的大致結(jié)構(gòu)及其使用方法,一.原子吸收光譜法（AAS）的產(chǎn)生與發(fā)展原子吸收分析法比原子發(fā)射光譜法晚了100年左右1955年 澳大利亞 A.Walsh 發(fā)表 《原子吸收光譜在分析化學(xué)中的應(yīng)用 》，展示儀器。 荷蘭 J.T.J.

2、Alkemade 同期獨(dú)立設(shè)計(jì)儀器 火焰作光源。1961年 蘇聯(lián) Б.В.Лъвов 非火焰原子吸收法 1965年 英國(guó) J.B.Willis 氧化亞氮-乙炔火焰采用 從30個(gè)元素→70多個(gè)。1968年 石墨爐原子化器的出現(xiàn)1974年 塞曼效應(yīng)原子吸收分析儀（分析高背景低含量元素） AAS的發(fā)展巳成為化學(xué)實(shí)驗(yàn)室元素定量分析常規(guī)武器!,國(guó)內(nèi)發(fā)展：1963年 化學(xué)通報(bào)介紹第一篇文章1964年

3、 蔡祖泉教授造成第一個(gè)空心陰極燈1965年 組裝成功第一臺(tái)測(cè)量裝置（冶金部有色金屬研究院）1971年 國(guó)內(nèi)開(kāi)始生產(chǎn)原子吸收光譜儀隨后廣泛使用,二．原子吸收光譜法的原理物質(zhì)產(chǎn)生原子蒸氣對(duì)特定譜線的吸收作用進(jìn)行定量分析 在原子吸收分光光度法中，一般由空心陰極燈提供特定波長(zhǎng)的輻射，即待測(cè)元素的共振線。由噴霧-火焰燃燒器或石墨爐等原子化裝置使試樣中的待測(cè)元素分解為氣相狀態(tài)的基態(tài)原子。當(dāng)空心陰極燈的輻射通過(guò)原子蒸氣時(shí)，特定波長(zhǎng)的輻射

4、部分地基態(tài)原子所吸收，經(jīng)單色器分光后，通過(guò)檢測(cè)器測(cè)得其吸收前后的強(qiáng)度變化，從而求得試樣中待測(cè)元素含量。,優(yōu)點(diǎn)：1.檢出限低 火焰法- ng/ml級(jí);非火焰法- 10-10?10-14g 2.準(zhǔn)確度高 在一般條件下，其相對(duì)誤差約在1-3%之間。 火焰法<1%;非火焰法約在3%?5%3.選擇性好 多數(shù)情況下，共存元素不產(chǎn)生干擾4.測(cè)量元素廣 可適用于七十多種元素的痕量測(cè)定。5.操作

5、便利 缺點(diǎn)：每測(cè)一個(gè)元素要使用一個(gè)（空心陰極）燈、麻煩難熔元素、非金屬元素測(cè)定困難。,原子吸收儀器結(jié)構(gòu)示意圖,原理：Ar+e Ar+Ar++M M+Ar+M+e M*+eM* M+hv,空心陰極燈,,,,,施加適當(dāng)電壓時(shí)，電子將從空心陰極內(nèi)壁流向陽(yáng)極; 與充入 的惰性氣體碰撞而使之電離，產(chǎn)生正電荷，其在電場(chǎng)作用下， 向陰極內(nèi)壁猛烈轟擊;

6、 使陰極表面的金屬原子濺射出來(lái)，濺 射出來(lái)的金屬原子再與電子、惰性氣體原子及離子發(fā)生撞碰 而被激發(fā)，于是陰極內(nèi)輝光中便出現(xiàn)了陰極物質(zhì)和內(nèi)充惰性 氣體的光譜。 用不同待測(cè)元素作陰極材料，可制成相應(yīng)空心陰極燈。 空心陰極燈的輻射強(qiáng)度與燈的工作電流有關(guān)。優(yōu)缺點(diǎn)輻射光強(qiáng)度大，穩(wěn)定，譜線窄。每測(cè)一種元素需更換相應(yīng)的燈。,空心陰極燈的原理,銳線光源,在原子吸收分析中需要使用銳線光源，測(cè)量譜線的峰值吸收，銳線光源需要滿足的條件：光

7、源的發(fā)射線與吸收線的ν0一致。發(fā)射線的Δν1/2小于吸收線的 Δν1/2。提供銳線光源的方法： 空心陰極燈,三．原子吸收光譜法的定量分析,在使用銳線光源和低濃度的情況下，基態(tài)原子蒸氣對(duì)共振線的吸收符合比耳定律：A = lg(I0/I) = KLN0 6-1 式中A為吸光度，I0為入射光強(qiáng)度，I為經(jīng)原子蒸氣吸收后的透射光強(qiáng)度，K為吸光系數(shù)，L為輻射光穿過(guò)原子蒸氣的光程長(zhǎng)度，N0為基態(tài)原子密度。,三．原

8、子吸收光譜法的定量分析,當(dāng)試樣原子化，火焰的絕對(duì)溫度低于3000K時(shí)，可以認(rèn)為原子蒸氣中基態(tài)原子的數(shù)目實(shí)際上接近于原子總數(shù)。在固定的實(shí)驗(yàn)條件下，原子總數(shù)與試樣濃度c的比例是恒定的，則上式可記為：A = K’c 6-2式6-2就是原子吸收分光光度法的定量基礎(chǔ)。定量方法可用標(biāo)準(zhǔn)曲線法或標(biāo)準(zhǔn)加入法等。,1.標(biāo)準(zhǔn)曲線法,方法以配制一系列不同濃度的待測(cè)元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在恒定操作條件下測(cè)定吸光度，繪制吸光

9、度A對(duì)濃度c的標(biāo)準(zhǔn)曲線（也稱(chēng)工作曲線）。在同樣條件下測(cè)定未知液吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上用插入法求得被測(cè)元素的含量。 測(cè)量前應(yīng)用不含待測(cè)元素而含其他組分的空白溶液預(yù)先測(cè)吸光度，扣除空白。,原子吸收定量分析校準(zhǔn)方法,2.標(biāo)準(zhǔn)加入法,為了減少試樣與標(biāo)準(zhǔn)溶液之間差異，如基體、黏度等引起的誤差，或者為了消除某些化學(xué)干擾常采用標(biāo)準(zhǔn)加入法，又稱(chēng)直線外推法或增量法。 在若干份同樣體積的試樣中，分別加入不同量待測(cè)元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液，稀釋到一定體

10、積后，分別測(cè)出其吸光度，以吸光度A對(duì)加入標(biāo)準(zhǔn)的絕對(duì)量或加入標(biāo)準(zhǔn)的濃度作圖，得一直線，此直線外延至橫軸上的交點(diǎn)到原點(diǎn)的距離便是原始試樣中待測(cè)元素的濃度。,火焰原子化法,火焰原子化法是使用最早、最廣泛的原子化技術(shù)。火焰中原子的生成是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，其最大的吸收部位是由該處原子生成和消失的速度決定的。它不僅與火焰的類(lèi)型及噴霧效率有關(guān)，而且還因元素的性質(zhì)及火焰燃料氣與助然氣的比例不同而異。為了獲得較高的靈敏度，象鈣、鍶等與氧化合反應(yīng)較快的堿金屬

11、，在火焰上部的濃度較低，宜選用富燃?xì)獾幕鹧妗?原子的產(chǎn)生：原子化,進(jìn)樣 溶液霧化－去溶劑－蒸發(fā)－ →蒸氣分子 分子解離為原子，解離度 β 原子電離為離子，電離度 α,解 離,解離平衡 XY ＝ X + Y解離度 β＝ [ X ] / { [XY] + [X] } ＝ 1 / { 1 + [O] / K解離 },

12、電 離,電離平衡 M ＝ M+ + e電離度 α ＝ 1 / { 1 + n電子 / K電離 },火焰原子化法的分析最佳條件選擇,1. 分析線的選擇2. 燈電流的選擇3. 光譜通帶的選擇4. 燃助比的選擇5. 觀測(cè)高度的選擇,分析線的選擇 Ca 422.67nm靈敏度、穩(wěn)定性、干擾度、直線性、光敏性燈電流的選擇應(yīng)兼顧靈敏度和穩(wěn)定性?xún)煞矫嬉蛩?。微???； 高含量-大

13、光譜通帶的選擇光譜通帶的寬窄直接影響測(cè)定的靈敏度和校準(zhǔn)曲線的線性范圍。選擇通過(guò)改變狹縫寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)。,燃助比的選擇,對(duì)燃助比反應(yīng)敏感的元素，如Cr、Fe、Ca等要特別注意燃?xì)夂椭細(xì)獾牧髁亢蛪毫Φ暮愣ǎ拍鼙ＷC得到良好的分析結(jié)果！,觀測(cè)高度的選擇火焰的結(jié)構(gòu)預(yù)熱區(qū)、第一反應(yīng)區(qū)、中間薄層區(qū)、第二反應(yīng)區(qū)觀測(cè)高度可分為三個(gè)部位（1）光束通過(guò)氧化焰（2）光束通過(guò)氧化焰和還原焰（3）光束通過(guò)還原焰,觀測(cè)高度：原子在火焰中的空間分布C

14、u, Ca 的空間分布 及 Mo的優(yōu)化條件,火焰原子光譜分析的干擾,物理干擾 進(jìn)樣時(shí)標(biāo)準(zhǔn)溶液與試樣溶液 組成不一致，酸度不一致，溫度不一致； 含有機(jī)物組份；化學(xué)干擾 溶質(zhì)揮發(fā)干擾（凝聚相干擾） Ca和大量磷酸鹽、硅酸鹽、鋁鹽等共存時(shí)， 形成難揮發(fā)化合物，使被測(cè)物被包裹，蒸 發(fā)不完全；

15、 加入釋放劑：如 鑭鹽，鍶鹽，電離干擾 部分原子轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子，工作曲線的低濃度部分偏 離直線（負(fù)偏離）； 加入電離抑制劑,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,分別用標(biāo)準(zhǔn)曲線法與標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定奶粉中鈣的含量。 試驗(yàn)火焰燃?xì)?、助燃?xì)獗壤?、火焰高度?duì)測(cè)定鈣的影響，試驗(yàn)鉀離子、磷酸根離子對(duì)鈣的影響。,儀器和試劑,1.儀器WFX-110原子吸收分光光度計(jì)WM-2B型無(wú)油壓縮機(jī)乙炔鋼瓶、可

16、調(diào)電熱爐容量瓶、吸量管、移液管、燒瓶2.試劑鈣的儲(chǔ)存標(biāo)準(zhǔn)溶液 1.000mg/ml鈣的工作標(biāo)準(zhǔn)溶液 100 g/ml鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液 10 mg/ml磷標(biāo)準(zhǔn)溶液 10 mg/ml,實(shí)驗(yàn)步驟,1.系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制2.樣品試液配制準(zhǔn)確稱(chēng)量、加酸、微波消解14min、冷卻、加H2O2數(shù)滴、冷卻定容、過(guò)濾3.標(biāo)準(zhǔn)加入法工作溶液的配制4.共存元素影響的試驗(yàn)5.測(cè)量吸光度,數(shù)據(jù)及處理,1．以鈣的系列標(biāo)準(zhǔn)

17、溶液的吸光度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。根據(jù)未知試樣溶液的吸光度，求出奶粉中鈣的含量。并對(duì)共存元素的影響進(jìn)行討論。2. 鈣的標(biāo)準(zhǔn)加入法工作溶液測(cè)得的吸光度繪制工作曲線。將其外推，求得奶粉中鈣的含量。并比較兩種方法的結(jié)果。,思考題,1．原子吸收分光光度計(jì)為什么要用待測(cè)元素的空心陰極燈作光源？2．在原子吸收光度分析中，什么情況下要用標(biāo)準(zhǔn)加入法？,注意事項(xiàng) （光、電、熱、廢氣液）1. 點(diǎn)燈后需用自制卡片校對(duì)燈的位置，燈光照在卡片的中線即可。2.

18、 測(cè)試應(yīng)從第一份空白（去離子水）開(kāi)始。3. 在標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)量中，測(cè)完所有標(biāo)樣后，應(yīng)用空白溶液（與消化奶粉同時(shí)做的空白）重新調(diào)零。4. 排風(fēng)。產(chǎn)生氣態(tài)物質(zhì)在良好的通風(fēng)罩下工作。5. 廢液的排放。排廢液的塑料管中加少量水，構(gòu)成水封。廢液管不要插入廢液筒液面。6. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后立即關(guān)閉乙炔鋼瓶總閥。 乙炔氣源附近嚴(yán)禁明火或過(guò)熱高溫物體存在！ 乙炔氣源不應(yīng)與氧化性氣源如氧氣鋼瓶放在一起！7. 關(guān)閉空氣壓縮機(jī)前應(yīng)放水氣！8