火焰原子吸收法測鈣最佳實驗條件的選擇

1、任務6 火焰原子吸收法測鈣最佳實驗條件的選擇 原子吸收光譜法模塊之 能力目標p掌握原子吸收條件選擇的一般原則。p能根據(jù)具體的測定對象選擇火焰原子吸收測量的最佳條件； 問題問題p 實驗條件的優(yōu)劣直接影響測定的靈敏度及準確度，在前幾個 任務中所有的實驗條件都是從教材上引用的，并且不同的教 材給出的條件不盡相同這是由于實驗所用儀器有別，樣品有別。 如何針對實驗室現(xiàn)有的條件，通過實驗選出最佳實驗條件？ 討論解決討論解決p 實驗條件的內容 分析線；燈電流；燃氣流量；燃燒器高度；光譜通帶。p分析化學中衡量測量結果的兩個重要因素準確度與精密度。由于原子吸收測量的元素多為微量成分，為了保證數(shù)據(jù)的準確度與精密度

2、，最佳實驗條件的選擇以獲得最高靈敏度、最佳穩(wěn)定性為依據(jù)。 儀器、試劑p 原子吸收分光光度計（TAS990型） p 元素燈鈣空心陰極燈。p 火焰類型空氣乙炔火焰。p （Ca）100g/mL鈣標準溶液。p 固定的實驗條件：燈電流3mA；分析線422.7nm；光譜帶寬0.7nm 燃氣流量2100mLmin-1；燃燒器高度6mm。 實驗準備實驗準備p 開機預熱：打開原子吸收分光光度計，設置試驗條件，點火預熱。p 配制（Ca）5.00g/mL鈣標準溶液 ： 移取5mL（Ca） 100g/mL鈣標準溶液于100mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至標線，搖勻。 分析線選擇方法p 選擇2條分析線測量（Ca）5.00g

3、/mL鈣標準溶液的吸光度。p 分析線可選擇波長為422.7nm、239.9nm，以吸光度最大者為最靈敏線。 分析線選擇（學生實驗）p 請同學們按照上述方法配制（Ca）5.00g/mL鈣標準溶液，p 固定其它實驗條件，改變分析線測量（Ca）5.00g/mL鈣標準溶液吸光度。記錄實驗數(shù)據(jù)。 p 通過實驗可得出鈣的最靈敏線為422.7nm。每種元素都由若干條靈敏線，為了提高測定的靈敏度，一般情況下應選用其中最靈敏線作分析線。當樣品中待測元素濃度較高或為了消除鄰近光譜線的干擾等，也可以選用次靈敏線。 原子吸收光譜中常用的分析線原子吸收光譜中常用的分析線 總結總結分析線選擇原則元素元素(nm)元素元素(

4、nm)元素元素(nm)Ag328.07, 338.29Hg253.65Ru349.89, 372.80Al309.27, 3.8,22Ho410.38, 405.39Sb217.58, 206.83As193.64, 197.20In303.94, 325.61Sc391.18, 402.04Au242.80, 267.60Ir209.26, 208.88Se196.09, 203.99B249.68, 249.77K766.49, 769.90Si251.61, 250.69Ba553.55, 455.40La550.13, 418.73Sm429.67, 520.06Be234.86Li6

5、70.78, 323.26Sn224.61, 286.33Bi223.06, 222.83Lu335.96, 328.17Sr460.73, 407.77Ca422.67, 239.86Mg285.21, 279.55Ta271.47, 277.59Cd228.80, 326.11Mn279.48, 403.68Tb432.65, 431.89Ce520.0, 369.7Mo313.26, 317.04Te214.28, 225.90Co240.71, 242.49Na589.00, 330.30Th371.90, 380.30Cr357.87, 359.35Nb334.37, 358.03T

6、i364.27, 337.15Cs852.11, 455.54Nd463.42, 471.90Tl267.79, 377.58Cu324.75, 327.40Ni232.00, 341.48Tm409.40Dy421.17, 404.60Os290.91, 305.87U351.46, 358.49Er400.80, 415.11Pb216.70, 283.31V318.40, 385.58Eu459.40, 462.72Pd247.64, 244.79W255.14, 294.74Fe248.33, 352.29Pr495.14, 513.34Y410.24, 412.83續(xù)上表 總結總結分

7、析線選擇原則 燈電流選擇方法p 燈電流的選擇需要考慮燈的發(fā)射強度高、穩(wěn)定性好、譜線的寬度 、 燈的使用壽命 。p 燈電流過大過小對測量都不利。p 實驗選擇燈電流方法：在其它實驗條件不變的情況下，改變燈電 流測量（Ca）5.00g/mL鈣標準溶液吸光度，以吸光度大且 穩(wěn)定者為最佳燈電流 。 燈電流選擇（學生實驗）p 請同學們在固定實驗條件下測定不同燈電流時（Ca）5.00g/mL鈣標準溶液的吸光度。p 燈電流可選擇2、4、6、8、10mA。 p 通過實驗選出的最佳燈電流為 mA。燈電流選擇的原則：增大燈電流可增加發(fā)射強度，但工作電流過大使 光譜線變寬，甚至產生自吸，影響燈的壽命。燈電流過小燈的發(fā)

8、射強度小，穩(wěn)定性差、信噪比下降。在保證放電穩(wěn)定和有適當光強輸出情況下，盡量選用低的工作電流。日常分析采用額定電流的40%60%。實驗選擇最佳燈電流：在其它實驗條件不變的情況下，改變燈電流測量吸光度，以吸光度最大者為最佳燈電流。 總結燈電流選擇原則總結燈電流選擇原則 燃氣流量的選擇方法燃氣流量的選擇方法p 原子化方式有兩種火焰原子化、電熱原子化。 p 空氣乙炔火焰原子化是最常用的火焰原子化方式。 p 燃助比影響火焰的性質，從而影響原子化，由于本型號的儀器其空氣流量為固定值，可通過燃氣流量變化選擇燃助比。p 燃氣流量（燃助比）的選擇可通過實驗進行 繪制吸光度燃氣流量曲線，以吸光度最大值所對應的燃氣

9、流量為最佳值 。 燃氣流量選擇（學生實驗）燃氣流量選擇（學生實驗）p 請同學們測定不同乙炔流量時（Ca）5.00g/mL鈣標準溶 液的吸光度 。p 固定其他儀器條件，乙炔流量設定為1800、2000、2200、 2400、2600mL/min 。p 通過實驗選出的最佳燃氣流量為根據(jù)燃助比（乙炔/空氣）的不同，空氣乙炔火焰又分為化學 計量火焰、貧燃焰、富燃焰。貧燃焰特點溫度較高，氧化性強，適合于不易形成難熔氧化物 元素的測定。富燃焰特點溫度較低，還原性強、噪聲大。適合于易形成難熔氧化物元素的測定?；瘜W計量火焰適合于大部分元素的測定。 燃氣流量（燃助比）的選擇可通過實驗進行 。 繪制吸光度燃 氣流

10、量曲線，以吸光度最大值所對應的燃氣流量為最佳值。 火焰類型 燃燒器高度選擇方法什么是燃燒器高度？如何選擇? p 燃燒器高度是燃燒縫平面與空心陰極燈光束的垂直距離。 p 選擇方法：固定其他實驗條件，改變燃燒器高度測定相同濃度 鈣標準溶液的吸光度。p 繪制燃燒器高度吸光度曲線 ，選擇吸光度最大處對應的燃燒 器高度為最佳值。 燃燒器高度選擇（學生實驗）p 在固定實驗條件下改變燃燒器高度測定（Ca） 5.00g/mL鈣標準溶液的吸光度。p 燃燒器高度可選擇為2.0、4.0、6.0、8.0、10.0mm。p 繪制吸光度燃燒器高度曲線，選出最佳燃燒器高度。 為什么燃燒器高度會影響測定的靈敏度？ p 由于火

11、焰中不同部位的溫度存在差異，導致基態(tài)原子在火焰中的分 布不均勻，當空心陰極燈的光束通過不同濃度的基態(tài)原子區(qū)域時， 會產生不同的吸光度 。p 選擇合適的燃燒器高度使空心陰極燈的光束從火焰中基態(tài)原子濃度 最大的區(qū)域通過。p 不同測定元素和不同性質的火焰有所不同。 p 最佳的燃燒器高度應通過試驗選擇。 總結燃燒器高度選擇原則 光譜通帶寬度選擇方法什么是光譜通帶？ p 光譜通帶是指單色器出射光譜所包含的波長范圍。它由光柵線色 散率的倒數(shù)（又稱倒線色散率）和出射狹縫寬度所決定，其關系為： 光譜通帶=縫寬（mm）線色散率倒數(shù)（nmmm-1） 調節(jié)出射狹縫的寬度可以選擇不同的光譜通帶。p 固定其它實驗條件測

12、定不同光譜通帶寬度時一定濃度鈣標準溶液的 吸光度，繪制吸光度光譜通帶曲線，選擇吸光度最大者為最佳光 譜通帶。 光譜通帶選擇（學生實驗）p 請同學們測定不同光譜通帶寬度時（Mg）5.00g/mL鈣標準 溶液的吸光度 p 光譜通帶寬度可設置為0 .1、0.2、0.4、1 、2nm。 p 繪制繪制吸光度光譜通帶曲線，選出最佳光譜通帶。 p 光譜通帶寬度的選擇當吸收線附近無干擾線存在時，可以增加光譜通帶。若吸收線附近有干擾線存在，應適當調窄一些。光譜通帶通常選擇0.54nm之間 合適的狹縫寬度可以通過實驗的方法確定。 總結光譜通帶選擇原則p 通過上面的實驗得出的最佳實驗條件為： 燈電流 mA； 分析線

13、 nm； 光譜帶寬 nm； 燃氣流量 mLmin-1 燃燒器高度 mm。 小結最佳實驗條件 原子吸收光譜干擾p 最佳實驗條件選擇完成后并不意味著測定的準確無誤，因為實際樣品的組成復雜，可能存在著各種干擾。 p 干擾：原子吸收測量過程中有些因素會使原子吸收信號降低或增大，導致測量結果偏低或偏高的現(xiàn)象稱為干擾。 磷酸根離子對鈣的干擾及消除p 配制溶液：在五個50mL容量瓶中配制鈣的質量濃度為5gmL-1，PO43-的質量濃度分別為0、2、4、6、8gmL-1的5個溶液。p 配制溶液：在五個50mL容量瓶中配制鈣的質量濃度為5gmL-1，含PO43-分別為0、10、10、10、10gmL-1，含Sr

14、分別為0、25、50、75、100gmL-1的溶液。 p 用上述試驗選出的最佳實驗條件進行干擾試驗測定上述溶液的吸光度 p 記錄并繪制干擾曲線（APO43- ）。p 記錄并繪制消除干擾曲線（ASr） 總結干擾及消除規(guī)律從上面的實驗總結規(guī)律如下：p PO43-的存在使吸光度降低 p 隨著PO43-濃度的增加吸光度也逐漸降低 ，測量靈敏度降低p Sr的加入使（Ca+ PO43-）溶液的吸光度增大 p 隨著Sr濃度的增加吸光度增大，當達到時出現(xiàn)最大值，這時再增加Sr濃度吸光度不再增大，最大值與無該干擾時的吸光度一致。說明當Sr濃度為時可以完全消除10gmL-1 PO43-對5gmL-1Ca的干擾 思

15、考題：當思考題：當PO43-的濃度增大時，要完全消除的濃度增大時，要完全消除PO43-對對Ca的干擾是否需要更多的的干擾是否需要更多的Sr？（課堂解答）p 為什么磷酸根離子會干擾鈣的測定 p 由于PO43-的存在，鈣與其形成了磷酸鈣、焦磷酸鈣等化合物，這些化合物其鍵能很高，在火焰中不易分解產生鈣原子，使基態(tài)鈣原子濃度降低，吸光度下降。 p 這種在樣品處理及原子化過程中，待測元素的原子與干擾物質組分發(fā)生化學反應，形成更穩(wěn)定的化合物，從而影響待測元素化合物的解離及其原子化，致使火焰中基態(tài)原子數(shù)目減少而產生的干擾稱為化學干擾。 p 化學干擾是一種選擇性干擾。化學干擾 化學干擾的消除加入鍶鹽為什么能夠

16、使吸光度增加？ p 加入鍶鹽后Sr與PO43-反應生成比磷酸鈣更加穩(wěn)定的化合物，從而釋放出鈣原子，消除了磷酸根離子對鈣的干擾。除鍶外鑭鹽也起到同樣的作用，此類消除化學干擾的試劑稱為釋放劑。 p 除了可以加入釋放劑還可以采用下列方法消除化學干擾 使用高溫火焰，使化合物在較高溫度下解離，如使用氧化亞氮/乙炔火焰 。 加入保護劑：加入一種試劑例如EDTA，和鈣生成螯合物（這種螯合物在火焰中很容易解離）阻止了磷酸鈣的生成，消除了磷酸根離子的干擾 。 化學分離干擾物質：采用化學分離的方法分離被測元素與干擾元素 加入基體改進劑（用于石墨爐原子化法自學） p 除了化學干擾之外，在原子吸收測定過程中還存在其它

17、干擾。p分類 按照干擾機理原子吸收光譜法的干擾分為：物理干擾；化學干擾；電離干擾；光譜干擾。原子吸收光譜法干擾p 產生原因：由于溶液的物理性質（如粘度、表面張力、密度和蒸氣壓等）的變化而引起原子吸收強度下降的效應。 p 物理干擾是非選擇性干擾，對試樣各元素的影響基本相同。 p 物理干擾主要發(fā)生在試液抽吸過程、霧化過程和蒸發(fā)過程。p 消除方法：消除物理干擾的主要方法是配制與被測試樣相似組成的標準溶液。物理干擾及消除p 產生原因：在高溫下，原子電離成離子，而使基態(tài)原子數(shù)目減少，導致測定結果偏低，此種干擾稱電離干擾。 p 電離干擾主要發(fā)生在電離勢較低的堿金屬和部分堿土金屬中。p 消除方法：消除電離干擾最有效的方法是在試液中加入過量比待測元素電離電位低的其他元素（通常為堿金屬元素）。 電離干擾及消除p 產生原因：光譜干擾是由于分析元素吸收線與其他吸收線或輻射不能完全分開而產生的干擾。p 光譜干擾包括譜線干擾（吸收線重疊；光譜通帶內存在的非吸收線）和背景干擾兩種。p 消除方法： 吸收線重疊 另選其他無干擾的分析線進行測定或預先分離干擾元素。 光譜通帶內存在的非吸收線 減小狹縫