原子吸收光譜法測定奶粉中的鈣

1、火焰原子吸收光譜法測定奶粉中的鈣目的掌握原子吸收分光光度計的基本結(jié)構(gòu)和工作原理；學習火焰原子吸收光譜分析的基本操作，通過對鈣最佳條件的選擇，了解與火焰性質(zhì)有關(guān)的一些條件參數(shù)對鈣測定靈敏度的影響；了解微波消解儀的工作原理，掌握微波消解處理實際樣品的方法；學會測定加標回收率的方法。原理 原子吸收光譜分析主要用于一些元素的定量分析，它的基本依據(jù)是：將一束特定波長的光投射到被測元素的基態(tài)原子蒸氣中，原子蒸氣對這一波長的光產(chǎn)生吸收，未被吸收的光則透射過去。在一定濃度范圍內(nèi)，被測元素的濃度(c)、入射光強(Io)和透射光強(It)三者之間的關(guān)系符合朗伯-比爾定律：It = I0 × 10-abc

2、式中a為被測組分對某一波長光的吸收系數(shù)，b為光經(jīng)過的火焰的長度。根據(jù)這一關(guān)系可以用校準曲線法或標準加入法來測定未知溶液中某元素的含量。 鈣是火焰原子化的敏感元素。測定條件的變化（如燃氣與助燃氣的比例，簡稱燃助比）、干擾離子的存在等因素都會嚴重影響鈣在火焰中的原子化效率，從而影響鈣的測定靈敏度。 原子化效率，是指原子化器中被測元素的基態(tài)原子數(shù)目與被測元素所有可能存在狀態(tài)的原子總數(shù)之比。在火焰原子吸收法中，決定原子化效率的主要因素是被測元素的性質(zhì)和火焰的性質(zhì)。解離能、電離能和結(jié)合能等物理化學參數(shù)的大小，決定了被測元素在火焰的高溫和燃燒的化學氣氛中解離、電離、化合的難易程度。而燃氣、助燃氣的種類及其

3、配比，決定了火焰的燃燒性質(zhì)（如火焰的化學組成、溫度分布和氧化還原性氛圍等），它們直接影響著被測元素在火焰中的存在狀態(tài)。因此在測定樣品之前都應(yīng)對測定條件進行優(yōu)化。試劑及儀器1000 mg/mL 和100 mg/mL的Ca2+標準溶液；50 mg/mL La3+標準溶液；濃硝酸；過氧化氫；奶粉本實驗以乙炔氣為燃氣，空氣為助燃氣。AA6300C型原子吸收分光光度計，微波消解儀，空氣壓縮機，乙炔鋼瓶及壓力表，數(shù)支10 mL比色管，數(shù)支25 mL 比色管，數(shù)個100 mL容量瓶，數(shù)支1.0 mL、5.0 mL移液管，塑料洗瓶，洗耳球，1.0 mL移液槍。實驗內(nèi)容1. 奶粉樣品稱量及消解每組準備5個消解罐

4、，編號分別為1、2、3、4、5和6、7、8、9、10。用天平稱量約0.15 g 奶粉分別加入1-4號和6-9號消解罐中，5號和10號消解罐作空白對照。在通風櫥中，用移液管向3號和8號消解罐中加入0.50 mL 1000 mg/mL的 Ca2+標準溶液，向4號和9號消解罐中加入1.0 mL Ca2+標準溶液。再用移液管向每個消解罐中加入6.0 mL 濃硝酸及1.0 mL 過氧化氫，充分震蕩混勻至無顆粒物。（大約震蕩10 min，若有樣品附著在消解罐內(nèi)壁，可用少量去離子水沖洗，并搖勻溶解）在消解罐瓶蓋擴張充分后，用其蓋緊消解罐，并對稱裝入托盤，放入消解儀中。打開消解儀電源及控制器電源，選擇相應(yīng)程序

5、，點擊“Start”開始消解。2. 測試溶液的制備條件試驗溶液的配制：將100 mg/mL的Ca2+標液稀釋成濃度為2-3 mg/mL的Ca2+試液100 mL，搖勻。此溶液用于分析條件選擇實驗。標準溶液的配制：用移液管吸取一定體積的100 mg/mL的Ca2+標液于25 mL比色管中，用去離子水稀釋至25 mL刻度線，其濃度應(yīng)為10 mg/mL。于6支比色管中分別加入一定體積的10 mg/mL的Ca2+標液，用去離子水稀釋至10 mL刻度處，搖勻，配成濃度分別為0，0.5，1.0，2.0，2.5，4.0 mg/mL的Ca2+標準系列溶液，用于制作校準曲線；配制濃度梯度相同的鈣標準溶液系列，加

6、入適量的鑭溶液，使其最終濃度為3.00 mg/mL。比較兩條校準曲線的斜率，并給出解釋。微波消解結(jié)束后將托盤及消解罐從消解儀中端出，放入涼水中冷卻。待消解罐冷卻后，將排氣口沖通風櫥內(nèi)（切忌沖向自己），緩慢擰開瓶蓋。用塑料滴管將罐內(nèi)澄清的消解液小心轉(zhuǎn)移至編號對應(yīng)的100 mL容量瓶中。用去離子水少量多次沖洗瓶蓋及消解罐內(nèi)壁，并將洗液一同轉(zhuǎn)移入容量瓶，最后用去離子水定容；測試前需將樣品進一步稀釋10倍后，分加鑭和不加鑭再進行測定。3. 分析條件的選擇 本實驗只對火焰燃燒器高度和燃助比這兩個條件進行選擇。在原子吸收光譜儀中，整個原子化器的上、下、前、后位置和燃燒器頭的旋轉(zhuǎn)角度都是可調(diào)的。從光源發(fā)出的

7、光，其光路是不變的。若改變原子化器的上、下位置，就相當于入射光穿過了火焰的不同部位，通常原子化器旁裝有一標度尺，可讀出高度變化的相對值（AA6300C型原子吸收分光光度計利用計算機調(diào)控）。由于火焰燃燒性質(zhì)和溫度分布的不均勻性，在不同位置測定的吸光度會有一些差別。差別的大小因火焰種類和元素性質(zhì)而異。鈣在火焰中易形成氧化物，若在火焰的還原區(qū)或高溫區(qū)，就可避免或減少氧化鈣的形成，使鈣的自由原子數(shù)目增多。燃燒器高度的選擇就是在尋找原子化的最佳區(qū)域?；鹧娴娜贾茸兓矔?dǎo)致測量靈敏度的變化。同樣，變化的大小也因火焰種類和元素的性質(zhì)而定。即使是相同種類的火焰，燃助比不同，也會引起最佳測量高度的改變，從而使

8、測量靈敏度發(fā)生變化。從圖1可看出燃燒器高度與燃助比兩個條件的相互依賴關(guān)系。圖1 火焰測量高度和燃助比的變化對鈣測定靈敏度的影響WFD-Y2原子吸收分光光度計，溶液提升量8 mL/min，鈣測定波長422.7 nm，空氣（助燃氣）流量320 L/h，燃氣為乙炔氣，曲線1-12的燃氣流量見下表：曲線標號123456789101112流量（L /h）50556065707580859095100105 當儀器的光學及電學部分和空氣-乙炔火焰處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)時，就可按照操作規(guī)程對分析條件進行選擇。首先，根據(jù)指導(dǎo)教師提供的燃氣（乙炔氣）可調(diào)范圍，確定并設(shè)置某一燃氣流量，在此流量不變的情況下，逐一改變?nèi)?/p>

9、燒器高度（以1 mm為間隔），分別在各高度下測定鈣條件試驗溶液（2.0 -3.0 mg/mL標準鈣溶液）的吸光度。從所測數(shù)據(jù)中看到該乙炔流量條件下，隨燃燒器高度變化鈣的測定靈敏度變化的趨勢后，再將乙炔流量調(diào)節(jié)到另一定值，重復(fù)以上操作。至少測定三種乙炔流量下的燃燒器高度變化曲線，比較測試結(jié)果；分別將燃燒器高度和乙炔流量調(diào)節(jié)到所選擇的最佳位置，然后再測定一次條件試驗溶液，看能否達到預(yù)期的結(jié)果。4. 校準曲線繪制及樣品測定在所選擇的最佳實驗條件下（燃燒器高度和乙炔流量），依次由稀到濃測定所配制的標準溶液的吸光度。最后進行樣品溶液的測定，計算奶粉中鈣的含量和方法的回收率。數(shù)據(jù)處理1. 繪制不同乙炔流量下的吸光度-燃燒器高度曲線、鈣的標準曲線；2. 根據(jù)校準曲線計算鈣測定的1%吸收靈敏度；3. 由標準曲線查出并計算奶粉中鈣的含量（mg/g）和方法的回收率。思考題1 為什么燃助比和燃燒器高度的變化會明顯影響鈣的測量靈敏度