大一仪器分析实验讲义(2014修订).doc

实验65火焰原子吸收光谱法测定钙 实验目的 掌握原子吸收分光光度法的基本原理，了解原子吸收分光光度计的基本结构；了解原子吸收分光光度法实验条件的优化方法，了解与火焰性质有关的一些条件参数及其对钙测定灵敏度的影响；掌握火焰原子吸收光谱分析的基本操作；加深对灵敏度、准确度、空白等概念的认识。 实验原理 原子吸收光谱法是基于被测元素基态原子在蒸气状态对其原子共振辐射的吸收进行元素定量分析的方法。每种元素有不同的核外电子能级，因而有不同的特征吸收波长，其中吸收强度最大的一般为共振线，如Ca的共振线位于422.7 nm。溶液中的钙离子在火焰温度下变成钙原子，由空心阴极灯辐射出的钙原子光谱锐线在通过钙原子蒸汽时被强烈吸收，其吸收的程度与火焰中钙原子蒸汽浓度符合郎伯-比耳定律，即：A=log(1/T)=KNL（其中：A—吸光度，T—透光度，L—钙原子蒸汽的厚度，K—吸光系数，N—单位体积钙原子蒸汽中吸收辐射共振线的基态原子数）。在一定条件下，基态原子数N与待测溶液中钙离子的浓度成正比，通过测定一系列不同钙离子含量标准溶液的A值，可获得标准曲线，再根据未知溶液的吸光度值，即可求出未知液中钙离子的含量。 原子化效率是指原子化器中被测元素的基态原子数目与被测元素所有可能存在状态的原子总数之比，它直接影响到原子化器中被测元素的基态原子数目，进而对吸光度产生影响。测定条件的变化（如燃助比、测光高度或者称燃烧器高度）和基体干扰等因素都会严重影响钙在火焰中的原子化效率，从而影响钙测定灵敏度。因此在测定样品之前都应对测定条件进行优化，基体干扰则通常采用标准加入法来消除。 仪器和试剂 AA-300型原子吸收分光光度计（美国PE公司）；比色管（10 mL 6支）；比色管(25 mL 1支)；容量瓶(100 mL 1个)；移液管(5 mL 2支)。 钙标准溶液(100 ?g·mL-1)；镧溶液：（10 mg·mL-1）。 本实验以乙炔气为燃气，空气为助燃气。 实验内容 1. 测试溶液的制备 （1）条件试验溶液的配制：将100 ?g·mL-1的Ca2＋标液稀释成浓度约为2-3 ?g·mL-1的Ca2＋试液100 mL，摇匀。此溶液用于分析条件选择实验。 （2）标准溶液的配制：用分度吸量管取一定体积的100 ?g·mL-1 Ca2＋标液于25 mL比色管中，用去离子水稀释至25 mL刻度处(若去离子水的水质不好，会影响钙的测定灵敏度和校准曲线的线性关系，加入适量的镧可消除这一影响)，浓度为10.0 ?g·mL-1。于6支10 mL比色管中分别加入一定体积的10.0 ?g·mL-1 Ca2＋标液，用去离子水稀释至10 mL刻度处，摇匀。配成浓度分别为0.00、0.50、1.00、2.00、2.50、3.00 ?g·mL-1的Ca2＋标准系列溶液，用于制作校准曲线。 2. 分析条件的选择 本实验只对燃烧器高度和燃助比这两个条件进行选择。在原子吸收光谱仪中，从光源发出的光，其光路是不变的，但原子化器的上、下、前、后位置和燃烧器头的旋转角度都是可调的。改变原子化器的上、下位置，就相当于入射光穿过了火焰的不同部位，如图65-1所示。燃烧器高度的选择就是在寻找原子化的最佳的区域。 图65-1燃烧器高度变化 火焰的燃助比变化也会导致测量灵敏度的变化，即使是相同种类的火焰，燃助比不同，也会引起最佳测量高度的改变，从而使测量灵敏度发生变化。从图65-2可看出燃烧器高度与燃助比两个条件的相互依赖关系。 当仪器的光学及电学部分处于稳定的工作状态时，就可根据操作规程对分析条件进行选择。首先将空气和乙炔气流量分别调至5.5 L·min-1和1.0 L·min-1，然后改变燃烧器高度分别为6，7，8，9，10，11，12 mm；在各高度下测定钙溶液的吸光度值，根据测定结果将燃烧器固定在所选择的最佳位置。然后通过调节改变乙炔气流量分别为0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0 .8，0.9，1.0，1.1，1.2 L·min-1，并在各流量下测定钙溶液的吸光度值，根据测定结果将乙炔气流量调至所选择的最佳值。 3. 制作标准曲线并测定未知样品 在所选择的最佳实验条件下，依次由稀到浓测定所配制的标准溶液的吸光度值。然后向教师领取未知样品，在相同实验条件下测定其吸光度值。 图65-2 火焰测量高度和燃助比的变化对钙测定灵敏度的影响 AA300原子吸收分光光度计，溶液提升量8 mL·min-1 钙测定波长422.7 nm；空气流量5.5 L?min-1 数据处理 1. 在坐标纸上画出：吸光度-燃烧器高度曲线；吸光度-乙炔流量曲线；钙的校准曲线（注意空白值如何处理）。 2. 由校准曲线查出并计算未知样品中钙的含量。 3. 根据校准曲线计算钙测定的1%吸收灵敏度。 思考题 为什么燃助比和燃烧器高