原子吸收分光光度法测定奶粉中的钙.ppt

原子吸收分光光度法测定奶粉中的钙 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望实验目的实验目的1.1.掌握用原子吸收分光光度法进行定掌握用原子吸收分光光度法进行定量测钙的方法量测钙的方法2.2.试验影响测定钙的因素试验影响测定钙的因素3.3.了解原子吸收分光光度计的大致结了解原子吸收分光光度计的大致结构及其使用方法构及其使用方法一一.原子吸收光谱法（原子吸收光谱法（AASAAS）的产生与发展）的产生与发展原子吸收分析法比原子发射光谱法晚了原子吸收分析法比原子发射光谱法晚了原子吸收分析法比原子发射光谱法晚了原子吸收分析法比原子发射光谱法晚了100100100100年左右年左右年左右年左右1955195519551955年年年年 澳大利亚澳大利亚澳大利亚澳大利亚 A.Walsh A.Walsh A.Walsh A.Walsh 发表发表发表发表 原子吸收光谱在分析化学中的应用原子吸收光谱在分析化学中的应用原子吸收光谱在分析化学中的应用原子吸收光谱在分析化学中的应用 ，展示仪器。，展示仪器。，展示仪器。，展示仪器。荷兰荷兰荷兰荷兰 J.T.J.Alkemade J.T.J.Alkemade J.T.J.Alkemade J.T.J.Alkemade 同期独立设计仪器同期独立设计仪器同期独立设计仪器同期独立设计仪器 火焰作光源。火焰作光源。火焰作光源。火焰作光源。1961196119611961年年年年 苏联苏联苏联苏联 .非火焰原子吸收法非火焰原子吸收法非火焰原子吸收法非火焰原子吸收法 1965196519651965年年年年 英国英国英国英国 J.B.Willis J.B.Willis J.B.Willis J.B.Willis 氧化亚氮氧化亚氮氧化亚氮氧化亚氮-乙炔火焰采用乙炔火焰采用乙炔火焰采用乙炔火焰采用 从从从从30303030个元素个元素个元素个元素70707070多多多多个。个。个。个。19681968年年年年 石墨炉原子化器的出现石墨炉原子化器的出现石墨炉原子化器的出现石墨炉原子化器的出现19741974年年年年 塞曼效应原子吸收分析仪塞曼效应原子吸收分析仪塞曼效应原子吸收分析仪塞曼效应原子吸收分析仪（分析高背景低含量元素）（分析高背景低含量元素）（分析高背景低含量元素）（分析高背景低含量元素）AASAASAASAAS的发展巳成为化学实验室元素定量分析常规武器的发展巳成为化学实验室元素定量分析常规武器的发展巳成为化学实验室元素定量分析常规武器的发展巳成为化学实验室元素定量分析常规武器!国内发展：国内发展：19631963年年 化学通报介绍第一篇文章化学通报介绍第一篇文章19641964年年 蔡祖泉教授造成第一个空心阴极灯蔡祖泉教授造成第一个空心阴极灯19651965年年 组装成功第一台测量装置组装成功第一台测量装置组装成功第一台测量装置组装成功第一台测量装置（冶金部有色金属研究院）（冶金部有色金属研究院）（冶金部有色金属研究院）（冶金部有色金属研究院）19711971年年 国内开始生产原子吸收光谱仪随后广泛使用国内开始生产原子吸收光谱仪随后广泛使用国内开始生产原子吸收光谱仪随后广泛使用国内开始生产原子吸收光谱仪随后广泛使用二原子吸收光谱法的原理二原子吸收光谱法的原理物质产生原子蒸气对特定谱线的吸收作用进行定量分析物质产生原子蒸气对特定谱线的吸收作用进行定量分析 在原子吸收分光光度法中，一般由空心阴极灯提供特在原子吸收分光光度法中，一般由空心阴极灯提供特定波长的辐射，即待测元素的共振线。由喷雾定波长的辐射，即待测元素的共振线。由喷雾-火焰燃火焰燃烧器或石墨炉等原子化装置使试样中的烧器或石墨炉等原子化装置使试样中的待测元素分解为待测元素分解为气相状态的基态原子气相状态的基态原子。当空心阴极灯的辐射通过原子蒸。当空心阴极灯的辐射通过原子蒸气时，气时，特定波长的辐射部分地基态原子所吸收特定波长的辐射部分地基态原子所吸收，经单色，经单色器分光后，通过检测器器分光后，通过检测器测得其吸收前后的强度变化测得其吸收前后的强度变化，从，从而求得试样中待测元素含量。而求得试样中待测元素含量。优点：优点：1.1.1.1.检出限低检出限低检出限低检出限低 火焰法火焰法火焰法火焰法-ng/ml-ng/ml-ng/ml-ng/ml级级级级;非火焰法非火焰法非火焰法非火焰法-10-10-10-10-10-10-10-10 10101010-14-14-14-14g g g g 2.2.2.2.准确度高准确度高准确度高准确度高 在一般条件下，其相对误差约在在一般条件下，其相对误差约在在一般条件下，其相对误差约在在一般条件下，其相对误差约在1-3%1-3%1-3%1-3%之间。之间。之间。之间。火焰法火焰法火焰法火焰法1%;1%;1%;1%;非火焰法约在非火焰法约在非火焰法约在非火焰法约在3%3%3%3%5%5%5%5%3.3.3.3.选择性好选择性好选择性好选择性好 多数情况下，共存元素不产生干扰多数情况下，共存元素不产生干扰多数情况下，共存元素不产生干扰多数情况下，共存元素不产生干扰4.4.4.4.测量元素广测量元素广测量元素广测量元素广 可适用于七十多种元素的痕量测定。可适用于七十多种元素的痕量测定。可适用于七十多种元素的痕量测定。可适用于七十多种元素的痕量测定。5.5.5.5.操作便利操作便利操作便利操作便利 缺点：缺点：每测一个元素要使用一个（空心阴极）灯、麻烦每测一个元素要使用一个（空心阴极）灯、麻烦每测一个元素要使用一个（空心阴极）灯、麻烦每测一个元素要使用一个（空心阴极）灯、麻烦难熔元素、非金属元素测定困难。难熔元素、非金属元素测定困难。难熔元素、非金属元素测定困难。难熔元素、非金属元素测定困难。分光系统分光系统光源光源 原子化器原子化器 试样系统试样系统 检测记录系统检测记录系统原子吸收仪器结构示意图原子吸收仪器结构示意图原理：原理：Ar+e Ar+Ar+M M+Ar+M+e M*+eM*M+hv 空心阴极灯空心阴极灯l施加适当电压时，电子将从空心阴极内壁流向阳极施加适当电压时，电子将从空心阴极内壁流向阳极;与充入与充入 的惰性气体碰撞而使之电离，的惰性气体碰撞而使之电离，产生正电荷产生正电荷，其在电场作用下，其在电场作用下，向阴极内壁猛烈轰击向阴极内壁猛烈轰击;使阴极使阴极表面的金属原子溅射表面的金属原子溅射出来，溅出来，溅 射出来的金属原子再与电子、惰性气体原子及离子发生射出来的金属原子再与电子、惰性气体原子及离子发生撞碰撞碰 而被激发而被激发，于是阴极内辉光中便出现了阴极物质和内充惰性，于是阴极内辉光中便出现了阴极物质和内充惰性 气体的光谱。气体的光谱。l 用不同待测元素作阴极材料，可制成相应空心阴极灯。用不同待测元素作阴极材料，可制成相应空心阴极灯。l 空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。优缺点优缺点l辐射光强度大，稳定，谱线窄。辐射光强度大，稳定，谱线窄。l每测一种元素需更换相应的灯。每测一种元素需更换相应的灯。空心阴极灯的原理空心阴极灯的原理锐线光源锐线光源在原子吸收分析中需要使用锐线光源，测量谱在原子吸收分析中需要使用锐线光源，测量谱线的峰值吸收，锐线光源需要满足的条件：线的峰值吸收，锐线光源需要满足的条件：光源的发射线与吸收线的光源的发射线与吸收线的0一致。一致。发射线的发射线的1/2小于吸收线的小于吸收线的 1/2。提供锐线光源的方法：提供锐线光源的方法：空心阴极灯空心阴极灯三原子吸收光谱法的定量分析三原子吸收光谱法的定量分析 在使用锐线光源和低浓度的情况下，基态原子在使用锐线光源和低浓度的情况下，基态原子蒸气对共振线的吸收符合蒸气对共振线的吸收符合比耳定律比耳定律比耳定律比耳定律：A=lg(I0/I)=KLN0 6-1 式中式中A为吸光度，为吸光度，I0为入射光强度，为入射光强度，I为经原子为经原子蒸气吸收后的透射光强度，蒸气吸收后的透射光强度，K为吸光系数，为吸光系数，L为辐射为辐射光穿过原子蒸气的光程长度，光穿过原子蒸气的光程长度，N0为基态原子密度。为基态原子密度。三原子吸收光谱法的定量分析三原子吸收光谱法的定量分析当当试试样样原原子子化化，火火焰焰的的绝绝对对温温度度低低于于3000K3000K时时，可可以以认认为为原原子子蒸蒸气气中中基基态态原原子子的的数数目目实实际际上上接接近近于于原原子子总总数数。在在固固定定的的实实验验条条件件下下，原原子子总总数数与与试试样样浓浓度度c c的比例是恒定的，则上式可记为：的比例是恒定的，则上式可记为：A=Kc 6-2式式6-26-2就是原子吸收分光光度法的定量基础。就是原子吸收分光光度法的定量基础。定量方法可用定量方法可用标准曲线法标准曲线法或或标准加入法标准加入法等。等。1.标准曲线法标准曲线法 方方法法以以配配制制一一系系列列不不同同浓浓度度的的待待测测元元素素的的标标准准溶溶液液，在在恒恒定定操操作作条条件件下下测测定定吸吸光光度度，绘绘制制吸吸光光度度A对对浓浓度度c的的标标准准曲曲线线（也也称称工工作作曲曲线线）。在在同同样样条条件件下下测测定定未未知知液液吸吸光光度度，在在标标准准曲曲线线上上用用插入法求得被测元素的含量。插入法求得被测元素的含量。测测量量前前应应用用不不含含待待测测元元素素而而含含其其他他组组分分的的空空白溶液预先测吸光度，扣除空白。白溶液预先测吸光度，扣除空白。原子吸收定量分析校准方法原子吸收定量分析校准方法2.标准加入法标准加入法 为了减少试样与标准溶液之间差异，如基体、为了减少试样与标准溶液之间差异，如基体、为了减少试样与标准溶液之间差异，如基体、为了减少试样与标准溶液之间差异，如基体、黏度等引起的误差，或者为了消除某些化学干扰黏度等引起的误差，或者为了消除某些化学干扰黏度等引起的误差，或者为了消除某些化学干扰黏度等引起的误差，或者为了消除某些化学干扰常采用标准加入法，又称直线外推法或增量法。常采用标准加入法，又称直线外推法或增量法。在若干份同样体积的试样中，分别加入不同量在若干份同样体积的试样中，分别加入不同量待测元素的标准溶液，稀释到一定体积后，分别待测元素的标准溶液，稀释到一定体积后，分别测出其吸光度，以吸光度测出其吸光度，以吸光度A对加入标准的绝对量或对加入标准的绝对量或加入标准的浓度作图，得一直线，加入标准的浓度作图，得一直线，此直线外延至此直线外延至横轴上的交点到原点的距离便是原始试样中待测横轴上的交点到原点的距离便是原始试样中待测元素的浓度。元素的浓度。火焰原子化法火焰原子化法 火火焰焰原原子子化化法法是是使使用用最最早早、最最广广泛泛的的原原子子化化技技术术。火火焰焰中中原原子子的的生生成成是是一一个个复复杂杂的的过过程程，其其最最大大的的吸吸收收部部位位是是由由该该处处原原子子生生成成和和消消失失的的速速度度决决定定的的。它它不不仅仅与与火火焰焰的的类类型型及及喷喷雾雾效效率率有有关关，而而且且还还因因元元素素的的性性质质及及火火焰焰燃燃料料气气与与助助然然气气的的比比例例不不同同而而异异。为为了了获获得得较较高高的的灵灵敏敏度度，象象钙钙、锶锶等等与与氧氧化化合合反反应应较较快快的的碱碱金金属属，在在火火焰焰上上部部的的浓浓度度较较低低，宜宜选选用富燃气的火焰。用富燃气的火焰。原子的产生原子的产生：原子化原子化进样进样 溶液雾化去溶剂蒸发溶液雾化去溶剂蒸发 蒸气分子蒸气分子 分子解离为原子分子解离为原子，解离度，解离度 原子电离为离子原子电离为离子，电离度，电离度 解解 离离解离平衡解离平衡 XY X+Y解离度解离度 X /XY+X 1/1+O/K解离解离 电电 离离电离平衡电离平衡 M M+e电离度电离度 1/1+n电子电子/K电电离离 火焰原子化法的分析最佳条件选择火焰原子化法的分析最佳条件选择1.分析线的选择分析线的选择2.灯电流的选择灯电流的选择3.光谱通带的选择光谱通带的选择4.燃助比的选择燃助比的选择5.观测高度的选择观测高度的选择q分析线的选择分析线的选择 Ca 422.67nm灵敏度、稳定性、干扰度、直线性、光敏性灵敏度、稳定性、干扰度、直线性、光敏性灵敏度、稳定性、干扰度、直线性、光敏性灵敏度、稳定性、干扰度、直线性、光敏性q灯电流的选择灯电流的选择应兼顾灵敏度和稳定性两方面因素。应兼顾灵敏度和稳定性两方面因素。应兼顾灵敏度和稳定性两方面因素。应兼顾灵敏度和稳定性两方面因素。微量微量微量微量-小；小；小；小；高含量高含量高含量高含量-大大大大q光谱通带的选择光谱通带的选择光谱通带的宽窄直接影响测定的灵敏度和校准光谱通带的宽窄直接影响测定的灵敏度和校准光谱通带的宽窄直接影响测定的灵敏度和校准光谱通带的宽窄直接影响测定的灵敏度和校准曲线的线性范围。选择通过改变狭缝宽度来实曲线的线性范围。选择通过改变狭缝宽度来实曲线的线性范围。选择通过改变狭缝宽度来实曲线的线性范围。选择通过改变狭缝宽度来实现。现。现。现。q燃助比的选择燃助比的选择乙炔乙炔乙炔乙炔/空气空气空气空气比比比比还原性还原性性能性能贫燃火焰贫燃火焰贫燃火焰贫燃火焰1:61:61:61:6以上以上以上以上无无无无燃烧充分火焰温度高、燃燃烧充分火焰温度高、燃燃烧充分火焰温度高、燃燃烧充分火焰温度高、燃烧不稳定、重现性差烧不稳定、重现性差烧不稳定、重现性差烧不稳定、重现性差化学计量火焰化学计量火焰化学计量火焰化学计量火焰1:41:41:41:4稍有稍有稍有稍有较高灵敏度、精密度较高灵敏度、精密度发亮性火焰发亮性火焰发亮性火焰发亮性火焰1:41:41:41:4较强较强较强较强火焰温度较化学计量火焰火焰温度较化学计量火焰低低富燃火焰富燃火焰富燃火焰富燃火焰1:31:31:31:3强强温度低、电子密度较高温度低、电子密度较高对燃助比反应敏感的元素，如对燃助比反应敏感的元素，如对燃助比反应敏感的元素，如对燃助比反应敏感的元素，如CrCrCrCr、FeFeFeFe、CaCaCaCa等要特别注意燃气和等要特别注意燃气和等要特别注意燃气和等要特别注意燃气和助燃气的流量和压力的恒定，才能保证得到良好的分析结果！助燃气的流量和压力的恒定，才能保证得到良好的分析结果！助燃气的流量和压力的恒定，才能保证得到良好的分析结果！助燃气的流量和压力的恒定，才能保证得到良好的分析结果！q观测高度的选择观测高度的选择火焰的结构火焰的结构火焰的结构火焰的结构预热区、第一反应区、中间薄层区、第二反应区预热区、第一反应区、中间薄层区、第二反应区预热区、第一反应区、中间薄层区、第二反应区预热区、第一反应区、中间薄层区、第二反应区观测高度可分为三个部位观测高度可分为三个部位观测高度可分为三个部位观测高度可分为三个部位（1 1）光束通过氧化焰）光束通过氧化焰）光束通过氧化焰）光束通过氧化焰（2 2）光束通过氧化焰和还原焰）光束通过氧化焰和还原焰）光束通过氧化焰和还原焰）光束通过氧化焰和还原焰（3 3）光束通过还原焰）光束通过还原焰）光束通过还原焰）光束通过还原焰观测高度：原子在火焰中的空间分布观测高度：原子在火焰中的空间分布Cu,Ca 的空间分布的空间分布 及及 Mo的优化条件的优化条件 火焰原子光谱分析的干扰火焰原子光谱分析的干扰物理干扰物理干扰 进样时标准溶液与试样溶液进样时标准溶液与试样溶液 组成不一致，酸度不一致，温度不一致；组成不一致，酸度不一致，温度不一致；含有机物组份；含有机物组份；化学干扰化学干扰 溶质挥发干扰（凝聚相干扰）溶质挥发干扰（凝聚相干扰）Ca和大量磷酸盐、硅酸盐、铝盐等共存时，和大量磷酸盐、硅酸盐、铝盐等共存时，形成难挥发化合物，使被测物被包裹，蒸形成难挥发化合物，使被测物被包裹，蒸 发不完全；发不完全；加入释放剂：如加入释放剂：如 镧盐，锶盐，镧盐，锶盐，电离干扰电离干扰 部分原子转变为离子，工作曲线的低浓度部分偏部分原子转变为离子，工作曲线的低浓度部分偏 离直线（负偏离）；离直线（负偏离）；加入电离抑制剂加入电离抑制剂 实验内容实验内容 分别用标准曲线法与标准加入法测定奶分别用标准曲线法与标准加入法测定奶粉中钙的含量。粉中钙的含量。试试验验火火焰焰燃燃气气、助助燃燃气气比比例例、火火焰焰高高度度对对测测定定钙钙的的影影响响，试试验验钾钾离离子子、磷磷酸酸根根离离子子对钙的影响。对钙的影响。仪器和试剂仪器和试剂1.1.1.1.仪器仪器仪器仪器WFX-110WFX-110WFX-110WFX-110原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计WM-2BWM-2BWM-2BWM-2B型无油压缩机型无油压缩机型无油压缩机型无油压缩机乙炔钢瓶、可调电热炉乙炔钢瓶、可调电热炉乙炔钢瓶、可调电热炉乙炔钢瓶、可调电热炉容量瓶、吸量管、移液管、烧瓶容量瓶、吸量管、移液管、烧瓶容量瓶、吸量管、移液管、烧瓶容量瓶、吸量管、移液管、烧瓶2.2.2.2.试剂试剂试剂试剂钙的储存标准溶液钙的储存标准溶液钙的储存标准溶液钙的储存标准溶液 1.000mg/ml 1.000mg/ml 1.000mg/ml 1.000mg/ml钙的工作标准溶液钙的工作标准溶液钙的工作标准溶液钙的工作标准溶液 100 g/ml 100 g/ml 100 g/ml 100 g/ml钾标准溶液钾标准溶液钾标准溶液钾标准溶液 10 mg/ml 10 mg/ml 10 mg/ml 10 mg/ml磷标准溶液磷标准溶液磷标准溶液磷标准溶液 10 mg/ml 10 mg/ml 10 mg/ml 10 mg/ml实验步骤实验步骤1.系列标准溶液的配制系列标准溶液的配制2.2.样品试液配制样品试液配制准确称量、加酸、微波消解准确称量、加酸、微波消解准确称量、加酸、微波消解准确称量、加酸、微波消解14min14min14min14min、冷却、冷却、冷却、冷却、加加加加H H H H2 2 2 2O O O O2 2 2 2数滴、冷却定容、过滤数滴、冷却定容、过滤数滴、冷却定容、过滤数滴、冷却定容、过滤3.3.标准加入法工作溶液的配制标准加入法工作溶液的配制4.4.共存元素影响的试验共存元素影响的试验5.5.测量吸光度测量吸光度数据及处理数据及处理 1 1以钙的以钙的系列标准溶液的吸光度绘制标准曲线系列标准溶液的吸光度绘制标准曲线。根据未知试样溶液的吸光度，求出奶粉中钙的根据未知试样溶液的吸光度，求出奶粉中钙的含量。并对共存元素的影响进行讨论。含量。并对共存元素的影响进行讨论。2.2.钙的钙的标准加入法工作溶液测得的吸光度绘制标准加入法工作溶液测得的吸光度绘制工作曲线工作曲线。将其外推，求得奶粉中钙的含量将其外推，求得奶粉中钙的含量。并比较两种方法的结果。并比较两种方法的结果。思考题思考题1 1原子吸收分光光度计为什么要用待测元素的原子吸收分光光度计为什么要用待测元素的空心阴极灯作光源？空心阴极灯作光源？2 2在原子吸收光度分析中，什么情况下要用标在原子吸收光度分析中，什么情况下要用标准加入法？准加入法？注意事项注意事项 （光、电、热、废气液）（光、电、热、废气液）（光、电、热、废气液）（光、电、热、废气液）1.1.点灯后需用自制卡片校对灯的位置，灯光照在卡片的中点灯后需用自制卡片校对灯的位置，灯光照在卡片的中点灯后需用自制卡片校对灯的位置，灯光照在卡片的中点灯后需用自制卡片校对灯的位置，灯光照在卡片的中线即可。线即可。线即可。线即可。2.2.测试应从第一份空白（去离子水）开始。测试应从第一份空白（去离子水）开始。测试应从第一份空白（去离子水）开始。测试应从第一份空白（去离子水）开始。3.3.在标准曲线测量中，测完所有标样后，应用空白溶液在标准曲线测量中，测完所有标样后，应用空白溶液在标准曲线测量中，测完所有标样后，应用空白溶液在标准曲线测量中，测完所有标样后，应用空白溶液（与消化奶粉同时做的空白）重新调零。（与消化奶粉同时做的空白）重新调零。（与消化奶粉同时做的空白）重新调零。（与消化奶粉同时做的空白）重新调零。4.4.排风。产生气态物质在良好的通风罩下工作。排风。产生气态物质在良好的通风罩下工作。排风。产生气态物质在良好的通风罩下工作。排风。产生气态物质在良好的通风罩下工作。5.5.废液的排放。排废液的塑料管中加少量水，构成水封。废液的排放。排废液的塑料管中加少量水，构成水封。废液的排放。排废液的塑料管中加少量水，构成水封。废液的排放。排废液的塑料管中加少量水，构成水封。废液管不要插入废液筒液面。废液管不要插入废液筒液面。废液管不要插入废液筒液面。废液管不要插入废液筒液面。6.6.实验结束后立即关闭乙炔钢瓶总阀。实验结束后立即关闭乙炔钢瓶总阀。实验结束后立即关闭乙炔钢瓶总阀。实验结束后立即关闭乙炔钢瓶总阀。乙炔气源附近严禁明火或过热高温物体存在！乙炔气源附近严禁明火或过热高温物体存在！乙炔气源附近严禁明火或过热高温物体存在！乙炔气源附近严禁明火或过热高温物体存在！乙炔气源不应与氧化性气源如氧气钢瓶放在一起！乙炔气源不应与氧化性气源如氧气钢瓶放在一起！乙炔气源不应与氧化性气源如氧气钢瓶放在一起！乙炔气源不应与氧化性气源如氧气钢瓶放在一起！7.7.关闭空气压缩机前应放水气！关闭空气压缩机前应放水气！关闭空气压缩机前应放水气！关闭空气压缩机前应放水气！8.8.除必要的调节操作外，千万不要动设备上的其它开关、除必要的调节操作外，千万不要动设备上的其它开关、除必要的调节操作外，千万不要动设备上的其它开关、除必要的调节操作外，千万不要动设备上的其它开关、按钮和部件，以避免实验条件改变而影响实验结果及损坏按钮和部件，以避免实验条件改变而影响实验结果及损坏按钮和部件，以避免实验条件改变而影响实验结果及损坏按钮和部件，以避免实验条件改变而影响实验结果及损坏仪器。仪器。仪器。仪器。