光譜分析-水中銅含量測(cè)定

項(xiàng)目1.4水中Cu含量的測(cè)定

模塊1:光分析

任務(wù)引入

銅是人體必需的微量元素，但是過(guò)量的銅又會(huì)引起中毒，銅的檢測(cè)在食品安全及環(huán)境保護(hù)中有重要的意義。市疾控中心，為監(jiān)控地下水資源重金屬污染情況，需對(duì)某水樣中的Cu含量進(jìn)行檢測(cè)。分析檢測(cè)人員按照檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范化操作要求，完成水中Cu含量測(cè)定并提交檢測(cè)報(bào)告。★標(biāo)準(zhǔn)加入法定量分析；★火焰原子化法實(shí)驗(yàn)條件的選擇；★原子吸收分光光度計(jì)的操作使用任務(wù)分析完成水中Cu含量的測(cè)定，需要具備的基本知識(shí)和基本技能任務(wù)資訊

制定檢測(cè)方案

決策計(jì)劃

實(shí)施樣品檢測(cè)任務(wù)實(shí)施

任務(wù)檢查評(píng)價(jià)

檢查評(píng)價(jià)獲取相關(guān)知識(shí)Cu含量測(cè)定

如何做到相似呢？

任務(wù)資訊

對(duì)于組成簡(jiǎn)單的樣品中銅的測(cè)定可以采用原子吸收工作曲線法。工作曲線法要求“標(biāo)準(zhǔn)溶液與試液的基體應(yīng)相似，以消除基體效應(yīng)”。討論如何做到標(biāo)準(zhǔn)溶液與試液的基體應(yīng)相似？

討論解決結(jié)論：對(duì)于組成簡(jiǎn)單的樣品可在配制標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)加入與試樣相同的基體成分。如銅鋅合金中銅的測(cè)定，在配制標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)向其中加入與試樣中相同量的鋅即可。對(duì)于復(fù)雜基體海水可以配制模擬海水樣品，即向標(biāo)準(zhǔn)系列溶液中加入與海水成分相同的其他共存元素，這種方法理論上可行，但是實(shí)際操作無(wú)法實(shí)現(xiàn)。實(shí)際工作中經(jīng)常采用標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定復(fù)雜基體中元素含量。任務(wù)資訊吸取試液四份以上，第一份不加待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，第二份開始，依次按比例加入不同量待測(cè)組分標(biāo)準(zhǔn)溶液，用溶劑稀釋至同一的體積，以空白為參比，在相同測(cè)量條件下，分別測(cè)量各份試液的吸光度，繪出工作曲線，并將它外推至濃度軸，則在濃度軸上的截距，即為未知濃度cX，

標(biāo)準(zhǔn)加入法定量標(biāo)準(zhǔn)加入法工作曲線任務(wù)資訊標(biāo)準(zhǔn)系列溶液要求為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確度，標(biāo)準(zhǔn)加入法定量要求：相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線應(yīng)是一條通過(guò)原點(diǎn)的直線，待測(cè)組分的濃度應(yīng)在此線性范圍之內(nèi)。第二份中加入的標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度與試樣的濃度應(yīng)當(dāng)接近，以免曲線的斜率過(guò)大或過(guò)小，使測(cè)定誤差較大。增量值的大小可以這樣選擇，使第一個(gè)加入量產(chǎn)生的吸收值約為樣品原吸收值的一半。為了保證能得到較為準(zhǔn)確的外推結(jié)果，至少應(yīng)采用四個(gè)點(diǎn)來(lái)制作外推曲線。針對(duì)本實(shí)驗(yàn)，你能否設(shè)計(jì)一個(gè)溶液配制方案完成試液中銅的測(cè)定？已知試樣的濃度2－3μg/mL，銅的線性范圍0－5μg/mL。任務(wù)資訊查閱資料◆GB7475-1987水質(zhì)銅、鋅、鉛、鎘的測(cè)定原子吸收分光光度法◆

GB/T603化學(xué)試劑◆

GB/T6682分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法決策計(jì)劃

測(cè)定水中Cu含量

配制標(biāo)準(zhǔn)系列；制備樣品溶液；開機(jī)預(yù)熱，設(shè)置儀器條件；測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)系列及樣品溶液的吸光度；繪制工作曲線；查得試液濃度。決策計(jì)劃原子吸收分光光度計(jì)；（型號(hào)TAS990，北京普析通用儀器公司）空氣壓縮機(jī)；乙炔鋼瓶；銅空心陰極燈；玻璃量器、容器：50mL容量瓶4個(gè)；5、10mL移液管各一支；100mL燒杯一個(gè)。儀器任務(wù)實(shí)施銅標(biāo)準(zhǔn)貯備液ρ(cu)＝1.000mg/mL

：稱取1.0000克金屬銅，置于100mL燒杯中，加入HNO3（1＋1）20mL，加熱溶解。蒸至近干，冷卻后加HNO3（1＋1）5mL，加蒸餾水煮沸，溶解銅鹽，冷卻后轉(zhuǎn)入1000mL容量瓶中，定容，搖勻。銅標(biāo)準(zhǔn)工作液ρ(cu)＝0.1000mg/mL:吸取25.00mL上述銅標(biāo)準(zhǔn)貯備液，用2＋100硝酸定容至250mL。

含銅水試樣。標(biāo)準(zhǔn)貯備液ρCu=1.000mgmL-1

銅標(biāo)準(zhǔn)貯備液試劑試劑任務(wù)實(shí)施容量瓶編號(hào)1234加入試樣體積V1/mL25.0025.0025.0025.00加入ρ＝100μg/mL銅標(biāo)液的體積/mL0.000.501.001.50定容體積／mL50.0050.0050.0050.00

注意：使用（2＋100）的稀硝酸定容。溶液配制（參考方案）任務(wù)實(shí)施

按照前面表中的數(shù)據(jù)配制溶液。打開原子吸收分光光度計(jì)，安裝銅空心陰極燈，設(shè)定儀器條件：測(cè)量波長(zhǎng)：324.8nm；光譜帶寬：0.4nm；空心陰極燈電流：3mA；乙炔流量：2000mL/min；燃燒器高度：6mm。實(shí)驗(yàn)方法中選擇標(biāo)準(zhǔn)加入法。點(diǎn)火預(yù)熱20min。測(cè)量溶液吸光度，繪制工作曲線，由曲線延長(zhǎng)線與濃度軸的交點(diǎn)查得試樣濃度。（動(dòng)畫標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)銅.swf

以AA320型為例）任務(wù)實(shí)施

關(guān)機(jī)測(cè)定完畢，吸噴蒸餾水5分鐘，清洗燃燒器。關(guān)閉乙炔鋼瓶火焰熄滅后關(guān)空氣壓縮機(jī)關(guān)排風(fēng)退出工作軟件關(guān)閉主機(jī)電源關(guān)閉電腦填寫儀器使用記錄。任務(wù)實(shí)施

記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)容量瓶編號(hào)1234加入試樣體積V1/mL25.0025.0025.0025.00ρ＝100μg/mL銅標(biāo)液的體積/mL0.000.501.001.50定容體積／mL50．0050．0050．0050．00銅濃度的增加量C(Cu)/μgmL-10．001．002．003．00吸光度AAxA1..A2A3將加入銅標(biāo)準(zhǔn)溶液體積換算成溶液濃度增量填入下表，將測(cè)量的吸光度值也填入下表。

任務(wù)實(shí)施繪制標(biāo)準(zhǔn)加入工作曲線，將其延長(zhǎng)與濃度軸相交，記錄交點(diǎn)的濃度。水試樣中銅含量式中:ρ（Cu）：水樣中銅含量，μg/mL；

Cx

：標(biāo)準(zhǔn)加入曲線與濃度軸交點(diǎn)，μg/mL；

V0：樣品溶液定容體積，50mL；

V1：取樣量，25mL。

結(jié)果計(jì)算任務(wù)實(shí)施■儀器規(guī)范使用方面■數(shù)據(jù)記錄、計(jì)算方面■結(jié)果準(zhǔn)確度、精密度方面■誤差原因分析檢查與評(píng)價(jià)典型案例分析1溶液配制方案正確，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。（準(zhǔn)確濃度1.9ug/mL）檢查與評(píng)價(jià)典型案例分析2標(biāo)準(zhǔn)溶液加入量太小，測(cè)量誤差大。

檢查與評(píng)價(jià)典型案例分析3標(biāo)準(zhǔn)加入量太大，超出線性范圍,曲線上部彎曲。準(zhǔn)確度差。檢查與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)加入法將樣品與標(biāo)準(zhǔn)混合后測(cè)定吸光度，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)與樣品基體的相似，因此消除了基體干擾，但是它不能消除背景干擾，消除背景干擾需采用背景校正技術(shù)。（關(guān)于干擾與背景校正技術(shù)將在后面的項(xiàng)目中介紹）

標(biāo)準(zhǔn)加入法特點(diǎn)及適用范圍

標(biāo)準(zhǔn)加入法每測(cè)定一個(gè)樣品需要制作一條工作曲線，不適合大批量樣品的測(cè)定。適合于基體復(fù)雜的少量樣品的測(cè)定。工作曲線法與標(biāo)準(zhǔn)加入法各有其特點(diǎn)，適合不同條件下的測(cè)定。是原子吸收分析中常用的兩種定量方法。檢查與評(píng)價(jià)上述任務(wù)試驗(yàn)條件是直接給出，這些實(shí)驗(yàn)條件是如何得出的？

任務(wù)引領(lǐng)下的知識(shí)拓展與深化

在前幾個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中所有的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)所用儀器有別，樣品有別。針對(duì)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的條件，通過(guò)實(shí)驗(yàn)選出最佳實(shí)驗(yàn)條件。實(shí)驗(yàn)條件選擇的內(nèi)容：分析線；燈電流；燃?xì)饬髁?；燃燒器高度；光譜通帶。

實(shí)驗(yàn)條件的選擇(1)任務(wù)引領(lǐng)下的知識(shí)拓展與深化

分析線選擇：為了提高測(cè)定的靈敏度，一般情況下應(yīng)選用其中最靈敏線作分析線。有時(shí)為了消除鄰近光譜線的干擾等，也可以選用次靈敏線。（動(dòng)畫分析線的選擇.swf）燈電流的選擇：燈電流選擇的原則：增大燈電流可增加發(fā)射強(qiáng)度，但工作電流過(guò)大使光譜線變寬，甚至產(chǎn)生自吸，影響燈的壽命。燈電流過(guò)小燈的發(fā)射強(qiáng)度小，穩(wěn)定性差、信噪比下降。在保證放電穩(wěn)定和有適當(dāng)光強(qiáng)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1/2～2/3。實(shí)驗(yàn)選擇最佳燈電流：在其它實(shí)驗(yàn)條件不變的情況下，改變燈電流測(cè)量吸光度，以吸光度最大者為最佳燈電流。

實(shí)驗(yàn)條件的選擇(2)任務(wù)引領(lǐng)下的知識(shí)拓展與深化

燃助比的選擇：根據(jù)燃助比（乙炔/空氣）的不同，空氣－乙炔火焰又分為化學(xué)計(jì)量火焰、貧燃焰、富燃焰。貧燃焰特點(diǎn)－溫度較高，氧化性強(qiáng)，適合于不易形成難熔氧化物元素的測(cè)定。富燃焰特點(diǎn)－溫度較低，還原性強(qiáng)、噪聲大。適合于易形成難熔氧化物元素的測(cè)定。化學(xué)計(jì)量火焰－適合于大部分元素的測(cè)定。燃?xì)饬髁浚ㄈ贾龋┑倪x擇可通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行。繪制吸光度－燃?xì)饬髁壳€，以吸光度最大值所對(duì)應(yīng)的燃?xì)饬髁繛樽罴阎怠?/p>

實(shí)驗(yàn)條件的選擇(3)任務(wù)引領(lǐng)下的知識(shí)拓展與深化

燃燒器高度選擇選擇合適的燃燒器高度使光束從原子濃度最大的區(qū)域通過(guò)。不同測(cè)定元素和不同性質(zhì)的火焰有所不同。最佳的燃燒器高度應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)選擇。（動(dòng)畫燃燒器高度的選擇.swf）光譜通帶寬度的選擇當(dāng)吸收線附近無(wú)干擾線存在時(shí)，可以增加光譜通帶。若吸收線附近有干擾線存在，應(yīng)適當(dāng)調(diào)窄一些。合適的狹縫寬度可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法確定。實(shí)驗(yàn)條件的選擇(4)任務(wù)引領(lǐng)下的知識(shí)拓展與深化

任務(wù)引領(lǐng)下的知識(shí)拓展與深化

原子吸收標(biāo)準(zhǔn)加入法適用于樣品基體復(fù)雜，存在基體干擾的情況。原子吸收光譜法存在哪些干擾？如何消除？

干擾：在原子吸收測(cè)定中受一些化學(xué)或物理因素的影響使得測(cè)定結(jié)果偏高或偏低的現(xiàn)象。

分類原子吸收光譜法的干擾分為：物理干擾；化學(xué)干擾；電離干擾；光譜干擾。

干擾及分類任務(wù)引領(lǐng)下的知識(shí)拓展與深化

產(chǎn)生原因：由于溶液的物理性質(zhì)（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(qiáng)度下降的效應(yīng)。物理干擾是非選擇性干擾，對(duì)試樣各元素的影響基本相同。物理干擾主要發(fā)生在試液抽吸過(guò)程、霧化過(guò)程和蒸發(fā)過(guò)程。消除方法：消除物理干擾的主要方法是配制與被測(cè)試樣相似組成的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

物理干擾及消除任務(wù)引領(lǐng)下的知識(shí)拓展與深化

產(chǎn)生原因：由于在樣品處理及原子化過(guò)程中，待測(cè)元素的原子與干擾物質(zhì)組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成更穩(wěn)定的化合物，從而影響待測(cè)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(chǎn)生的干擾?；瘜W(xué)干擾是一種選擇性干擾。消除方法：使用高溫火焰（氧化亞氮/乙炔火焰），使化合物在較高溫度下解離；加入釋放劑（鑭鹽）；(動(dòng)畫釋放劑消除干擾.swf）加入保護(hù)劑（EDTA）；化學(xué)分離干擾物質(zhì)；加入基體改進(jìn)劑（用于電熱原子化法）。

化學(xué)干擾及消除任務(wù)引領(lǐng)下的知識(shí)拓展與深化

產(chǎn)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(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏低，此種干擾稱電離干擾。電離干擾主要發(fā)生在電離勢(shì)較低的堿金屬和部分堿土金屬中。消除方法：消除電離干擾最有效的方法是在試液中加入過(guò)量比待測(cè)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