藥物儀器分析技術(shù)第五章 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法第五章

目錄CONTENTS01

基本原理02原子吸收分光光度計03實用分析技術(shù)04實訓(xùn)八原子吸收分光光度法測量水樣中鎂的含量—標(biāo)準(zhǔn)曲線法05實訓(xùn)九硫酸鎂中鈣鹽的限度檢查—標(biāo)準(zhǔn)加入法案例導(dǎo)入

枸櫞酸鉀顆粒在臨床上可用于低鉀血癥，其制劑成品的處方含枸櫞酸鉀、枸櫞酸、檸檬黃、橘子香精和甜蜜素。對于其含量的測定如果采用高氯酸常規(guī)滴定的方法則存在以下不足：一是滴定終點不好判斷，存在藍(lán)色和綠色兩種滴定終點顏色；二是處方中的有機鈉鹽如輔料檸檬黃及甜蜜素可與滴定液高氯酸反應(yīng)，影響測定準(zhǔn)確度。那么如何快速、準(zhǔn)確測定枸櫞酸鉀在制劑成品中的含量呢？基本原理第一節(jié)011．能寫出原子吸光度與原子濃度的定量關(guān)系。2.能說出原子能級與共振吸收線的基本概念。3．能運用原子吸收分光光度法的基本原理解釋分析過程。。學(xué)習(xí)目標(biāo)原子吸收光譜法(AtomicAbsorptionSpectrometry，AAS)又稱為原子吸收分光光度法，是基于物質(zhì)的原子蒸氣對特征輻射（譜線）的吸收作用而建立起來的分析方法。19世紀(jì)初，人們就發(fā)現(xiàn)了原子吸收現(xiàn)象，即在太陽的連續(xù)光譜的有暗線的存在，但是直到1955年才有澳大利亞的沃爾什(A·Walih)首先提出了原子吸收應(yīng)用于化學(xué)分析的理論。20世紀(jì)60年代開始，隨著原子吸收分光光度計的出現(xiàn)，原子吸收光譜法得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。原子吸收光譜的產(chǎn)生011.基本概念如果將外界能量（如熱能、光能等）提供給基態(tài)原子，當(dāng)外界能量E正好等于該基態(tài)原子與高能級之間能級差?E時，其最外層電子就會吸收一定的能量從而躍遷到一個能量更高的軌道上，稱為激發(fā)態(tài)。由于原子能級軌道是量子化的，所以原子對外界能量的吸收是選擇性吸收，所吸收的能量必須等于基態(tài)和激發(fā)態(tài)兩能級之間的能量差。原子具有不同的激發(fā)態(tài)，其能量最低的激發(fā)態(tài)我們稱為第一激發(fā)態(tài)。原子吸收光譜的產(chǎn)生012.原子能級原子吸收光譜的產(chǎn)生012.原子能級原子能級示意圖

原子吸收光譜的產(chǎn)生013.共振線原子外層電子在基態(tài)與不同激發(fā)態(tài)之間躍遷，就會產(chǎn)生原子吸收光譜。原子外層電子從基態(tài)躍遷至第一激發(fā)態(tài)所產(chǎn)生的吸收譜線，稱為共振吸收線。同時處在激發(fā)態(tài)的電子是不穩(wěn)定的，電子將在極短的時間內(nèi)返回基態(tài)或其他較低能級，多余的能量將以光的形式釋放出去，從而產(chǎn)生原子發(fā)射光譜。我們將原子外層電子從第一激發(fā)態(tài)直接躍遷至基態(tài)所發(fā)射的譜線稱為共振發(fā)射線。共振發(fā)射線和共振吸收線都簡稱為共振線。原子吸收光譜的產(chǎn)生014.原子吸收光譜不同元素的原子結(jié)構(gòu)和外層電子排布各不相同，所以不同元素的共振線也不同，各有其特征，每種元素的共振線又稱為“特征譜線”。例如常見元素的特征譜線有鉀766.5nm、鈉589.0nm、鉛283.3nm、鋰670.7nm、鈣422.7nm。在入射光源的輻射下，待測元素的原子通過原子化器后，該元素的特征譜線就會出現(xiàn)強弱改變，從而引起原輻射信號發(fā)生改變，因此對元素原子特征譜線進行定性和定量分析的方法稱為原子吸收光譜法?；鶓B(tài)原子對該元素的共振線的吸收遵守光吸收定律，因為基態(tài)原子總數(shù)可以認(rèn)為是蒸氣中處于基態(tài)的原子數(shù)，所以特征譜線處的吸收系數(shù)與單位體積內(nèi)總的原子數(shù)成正比。又因為在一定條件下原子的總濃度和待測試樣中該元素的濃度也成正比，所以待測試樣中待測元素的濃度與其在特征譜線處的吸光度成正比，即特征譜線處的吸光度與待測元素原子濃度符合朗伯-比爾（Lambert-Beer）定律原子吸光度與原子濃度之間的關(guān)系02朗伯-比爾定律

A=KcL式中A為吸光度，K為比例常數(shù)，c為待測元素的溶液濃度，L為幅射光透過原子化器的光程，由于L是不變值，故上式可簡化為A=Kc這就是原子吸收光譜法中定量分析的基本關(guān)系式，即進行定量計算的理論依據(jù)。原子吸光度與原子濃度之間的關(guān)系02朗伯-比爾定律原子吸收分光光度計第一節(jié)021．能寫出原子吸收分光光度計的基本結(jié)構(gòu)。2．能完成原子吸收分光光度計的開機運行操作。3．能對原子吸收分光光度計進行簡單的維護保養(yǎng)。。學(xué)習(xí)目標(biāo)輻射光源經(jīng)過被測元素的原子化的蒸氣后，到達(dá)分光系統(tǒng)（單色器）分散出分析譜線，再經(jīng)檢測器檢測和記錄處理。單波道單光束型光譜儀光路和測定時的分析線都只有一條。原子吸收分光光度計的類型01單波道單光束型雙波道單光束型輻射光源發(fā)出的光被切光器分成兩束平行光，一束為測量光，是通過被測元素的原子化的蒸汽，一束為參比光，不經(jīng)過原子化的蒸汽。兩束光進入同一分光系統(tǒng)（單色器），然后檢測器再進行檢測和記錄處理，這時檢測器輸出的信號是兩束光譜信號的差值。原子吸收分光光度計（atomicabsorptionspectrometer）通常由銳線光源、原子化器、分光系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、記錄處理系統(tǒng)等幾大部分組成?；窘Y(jié)構(gòu)原子吸收分光光度計銳線光源01空心陰極燈是目前應(yīng)用最廣泛的銳線光源，其具有輻射強度大、穩(wěn)定性好、背景吸收少等優(yōu)點。

銳線光源空心陰極燈結(jié)構(gòu)示意圖將被測式樣中元素的原子氣化轉(zhuǎn)變成基態(tài)原子的過程稱為原子化過程，能夠?qū)崿F(xiàn)這個轉(zhuǎn)化儀器部件稱為原子化器。原子化器通常有火焰型、石墨爐型、氫化物發(fā)生型和冷蒸氣型四種類型。原子化器02原子化器火焰原子化器是由霧化器、預(yù)混合室、燃燒器、等結(jié)構(gòu)組成。原子化器02火焰原子化器1.狹縫2.燃燒器3.鎖閉裝置4.泄壓孔5.氣體擾流器6.預(yù)混合室7.廢液8.霧化器9.燃?xì)?0.助燃?xì)馐珷t原子化器本質(zhì)上就是一個電加熱器，屬于非火焰原子化器的一種石墨管中的試樣經(jīng)過干燥、灰化、原子化，形成待測試樣元素的原子蒸氣。原子化器02石墨爐原子化器各種類型的石墨管氫化物發(fā)生原子化器是指利用某些元素易形成低沸點氫化物的性質(zhì)而設(shè)計的原子化器，它可以減少因高溫導(dǎo)致的背景干擾和化學(xué)干擾。原子化器02氫化物發(fā)生原子化器冷蒸汽原子化器冷蒸氣原子化器是指專門用于汞金屬測定的原子化器。在汞蒸氣發(fā)生器中，汞離子被還原成汞，然后將汞蒸氣直接導(dǎo)入石英吸收池中進行測定。分光系統(tǒng)也稱為單色器，其主要作用是將原子吸收所需的共振吸收線從臨近的譜線中分離出來。分光器由入射和出射狹縫、反射鏡和色散元件（衍射光柵）等組成,由于原子吸收分光光度計采用是銳線光源,吸收值測量采用峰值吸收測定法,吸收光譜本身也比較簡單,因而對分光系統(tǒng)的分辨率要求不是很高。同時為了更好的分離譜線，通常將分光系統(tǒng)設(shè)置在原子化器后面。分光系統(tǒng)03分光系統(tǒng)臨床應(yīng)用04檢測與記錄處理系統(tǒng)檢測系統(tǒng)的主要作用就是將分光系統(tǒng)輸出的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺到y(tǒng)由檢測器、放大器、對數(shù)變換器、指示儀表等組成。檢測器主要使用光電倍增管，工作轉(zhuǎn)換范圍一般在200~900nm之間。記錄處理系統(tǒng)主要是將檢測結(jié)果輸出為我們可以識讀的數(shù)字、圖表等，并對結(jié)果進行記錄與顯示，常配備計算機和相應(yīng)數(shù)據(jù)處理軟件。臨床應(yīng)用05原子吸收分光光度計的基本操作原子吸收分光光譜儀在使用前要進行性能檢定與開機前調(diào)試工作，主要包括對光調(diào)整、霧化器調(diào)整、樣品提取量調(diào)節(jié)等。開機調(diào)試臨床應(yīng)用05原子吸收分光光度計的基本操作按儀器說明書檢查儀器各部件，各氣路接口是否安裝正確，氣密性是否良好。打開儀器電源開關(guān)，等待儀器自檢結(jié)束，設(shè)置實驗條件及相關(guān)參數(shù)，儀器點火，樣品的測定，在設(shè)定的工作條件下，加入預(yù)處理好的試樣，測定其吸光度，并保存所得的數(shù)據(jù)，原子吸收分光光度計的關(guān)機，關(guān)閉乙炔鋼瓶，此時儀器會自動熄火，關(guān)閉空壓機，退出工作軟件。最后關(guān)閉原子吸收分光光度計的電源和計算機。操作的方法與步驟臨床應(yīng)用06原子吸收分光光度計的簡單保養(yǎng)維護原子吸收分光光度計屬于精密儀器設(shè)備，故對實驗室安裝環(huán)境條件有一定要求。首先實驗室應(yīng)該防潮、防塵、防震、無腐蝕性氣體，空氣相對濕度小于70%。其次儀器主機應(yīng)放置在固定的平臺上，離地至少0.5米以上，同時避免陽光直射。主機煙窗上方應(yīng)裝排風(fēng)罩，排風(fēng)罩與主機煙窗應(yīng)保持一定距離。最后實驗室所有氣體管道應(yīng)清潔無油污、耐壓，室內(nèi)管道要安裝過濾減壓閥，各管道接頭處要保證緊密牢靠，并經(jīng)過試漏檢查。實驗室基本要求臨床應(yīng)用06原子吸收分光光度計的簡單保養(yǎng)維護日常的維護保養(yǎng)工作包括開機前維護、空心陰極燈預(yù)熱、燃燒頭霧化器清潔、氣路氣密性檢查、氘燈更換、日常分析完畢后的清場等。儀器的維護保養(yǎng)實用分析技術(shù)第一節(jié)031．能寫出原子吸收干擾的因素。2.能根據(jù)具體情況選擇正確的測量條件。3．能完成標(biāo)準(zhǔn)曲線法與標(biāo)準(zhǔn)加入法的結(jié)果計算。學(xué)習(xí)目標(biāo)臨床應(yīng)用01原子吸收干擾因素待測試樣在轉(zhuǎn)移、蒸發(fā)和原子化的過程中，由于其物理特性的變化而引起的吸光度下降，稱為物理干擾，也稱為基體干擾。物理干擾待測試樣元素與共存的其他組分發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，生成了難揮發(fā)或難解離的化合物，使基態(tài)原子數(shù)目減少，稱為化學(xué)干擾?；瘜W(xué)干擾是原子吸收分析中主要的干擾因素，具有選擇性?；瘜W(xué)干擾臨床應(yīng)用01原子吸收干擾因素光譜干擾產(chǎn)生的原因有元素分析線附近有分光系統(tǒng)（單色器）不能分離的非待測元素的鄰近線?；蛘呤窃嚇又泻心懿糠治沾郎y元素共振線的元素，產(chǎn)生光譜干擾，使結(jié)果偏高。光譜干擾背景干擾是指試樣中待測元素原子化過程中產(chǎn)生的光譜干擾。產(chǎn)生的原因有分子吸收與光散射。試樣溶液中的溶劑、基體、無機鹽在原子化過程中形成氣體分子而引起分子吸收干擾。背景干擾臨床應(yīng)用01原子吸收干擾因素電離干擾是指在高溫下易電離元素在火焰中電離，使基態(tài)原子數(shù)減少，吸光度下降?；鹧鏈囟仍礁撸婋x干擾越大。電離干擾臨床應(yīng)用02樣品的預(yù)處理試劑要求純度高，例如溶解樣品的酸堿、緩沖劑、電離抑制劑、萃取溶劑、配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的試劑等，必須是高純度的，并且不能含有被測元素。實驗中所用到的水應(yīng)該是去離子水和超純水。試劑的選擇無機固體樣品要用合適的溶劑溶解，盡可能將被測元素全部溶解到溶液中。有機固體樣品要先用干法或濕法消解有機物，再將消解后的殘留物溶解到合適的溶劑中。測量樣品的要求儀器測量條件的選擇031.分析線3.空心陰極燈電流2.狹縫寬度4.原子化條件測定技術(shù)的選擇04標(biāo)準(zhǔn)曲線法標(biāo)準(zhǔn)曲線法圖解測定技術(shù)的選擇04標(biāo)準(zhǔn)加入法標(biāo)準(zhǔn)加入法圖解在藥物分析中的應(yīng)用05原子吸收分光光度計可測定多種元素，在地質(zhì)、冶金、機械、化工、農(nóng)業(yè)、食品、輕工、生物醫(yī)藥、環(huán)境保護、材料科學(xué)等各個領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。原子吸收光譜法應(yīng)用于藥物分析，可分為直接原子吸收光譜法和間接原子吸收光譜法兩大類。直接原子吸收光譜法是在待測的藥物分子中有易于測定的金屬原子或離子，使用原子吸收光譜法可直接測定藥物分子中含有的金屬原子或離子的一種方法。但是大多數(shù)藥物分子中不含金屬離子，不能用直接使用原子吸收光譜法進行測定，而必須采用間接原子吸收光譜法。實訓(xùn)八原子吸收分光光度法測量水樣中鎂的含量第一節(jié)041．能完成標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制，標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。2．能規(guī)范操作原子吸收分光光度計。3．能正確計算出待測樣品中鎂的含量。。01實訓(xùn)目的１.器材原子吸收光譜儀、空氣壓縮機、乙炔鋼瓶、容量瓶、移液管、其他相關(guān)玻璃儀器。２.試劑與試藥氧化鎂、稀鹽酸溶液、去離子水。實訓(xùn)準(zhǔn)備021．標(biāo)準(zhǔn)溶液的的配制取分析純的氧化鎂在高溫爐中恒重，準(zhǔn)確稱取0.8292g于100mL燒杯中，滴加2mol/L稀鹽酸溶液至完全溶解，轉(zhuǎn)入500mL容量瓶中，用去離子水稀釋至標(biāo)線，搖勻。取上述溶液1mL于100mL容量瓶中，用去離子水稀釋至標(biāo)線，搖勻，即得10μg/mL鎂標(biāo)準(zhǔn)工作液。準(zhǔn)確吸取1.00mL、2.00mL、4.00mL、6.00mL、8.00mL上述鎂標(biāo)準(zhǔn)工作液，分別置于100mL容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度，搖勻備用。待測定吸光度值。03實訓(xùn)內(nèi)容與步驟2.樣品測定步驟（1）裝好鎂元素的空心陰極燈，接通穩(wěn)壓電源，打開計算機電源，開機進入軟件工作界面，進入儀器“自動初始化窗口”。儀器初始化結(jié)束后，預(yù)熱30min，等待儀器穩(wěn)定。設(shè)置實驗條件及相關(guān)參數(shù)：調(diào)燈電流為4mA，狹縫寬度在0.1nm處，調(diào)波長為285.2nm，燃燒器高度為6mm。同時調(diào)節(jié)燈座的高低，左右前后位置，使接收器接收到最大光強。03實訓(xùn)內(nèi)容與步驟（2）檢查乙炔鋼瓶使之處于關(guān)閉狀態(tài)，打開空氣壓縮機工作開關(guān)和風(fēng)機開關(guān)，調(diào)節(jié)壓力表為0.25MPa、流量為7.0L/min，打開乙炔鋼瓶調(diào)節(jié)輸出壓力至0.07MPa、流量為3.0L/min，點擊控制軟件界面上的“點火”。（3）測定標(biāo)準(zhǔn)系列溶液及待測水樣的吸光度，在設(shè)定實驗條件下，以去離子水為參比，再依次由低濃度到高濃度測定所配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度。測定完畢，繪制相關(guān)的工作曲線，供樣品檢測使用。重新校準(zhǔn)參比吸光度后進行樣品溶液吸光度的測量，平行測定三次。相關(guān)數(shù)據(jù)填寫至實訓(xùn)報告。03實訓(xùn)內(nèi)容與步驟3.數(shù)據(jù)記錄和處理（4）清場。吸取蒸餾水5分鐘以上，關(guān)閉乙炔氣瓶，火滅后退出測量程序，關(guān)閉主機、電腦和空壓機電源。03實訓(xùn)內(nèi)容與步驟取樣記錄取樣時間

取樣地點

樣品信息名稱

批號

數(shù)量

樣品描述

取樣人

備注

03實訓(xùn)內(nèi)容與步驟測量項目標(biāo)準(zhǔn)溶液系列編號12345吸光度A1

2

3

吸光度A平均值

Mg2+濃度（μg/mL）

標(biāo)準(zhǔn)曲線方程

測量項目待測試樣編號123吸光度A1

2

3

吸光度A平均值

計算得Mg2+濃度（μg/mL）

5.注意事項（1）空心陰極燈應(yīng)預(yù)熱半小時以上，待發(fā)光強度穩(wěn)定后再使用。（2）分析完畢后，燃燒器中如有鹽類結(jié)晶，可用濾紙或硬紙片輕輕刮去，必要時可卸下燃燒器清洗。（3）分光系統(tǒng)中得光學(xué)元件嚴(yán)禁用手觸摸，可用少量氣體吹去表面灰塵，不可用擦鏡紙擦拭。（4）取樣要有代表性，取樣量要根據(jù)其性質(zhì)、分析方法、分析精度決定。標(biāo)準(zhǔn)樣品得組成盡可能與被測樣品接近。（5）實驗中盛裝去離子水得容器一般用聚乙烯塑料瓶等耐腐蝕性的材料。03實訓(xùn)內(nèi)容與步驟實訓(xùn)測評04實訓(xùn)九硫酸鎂中鈣鹽的限度檢查第一節(jié)051．能完成標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制，標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。2．能規(guī)范操作原子吸收分光光度計。3．能正確計算出待測樣品中鈣的含量。。01實訓(xùn)目的１.器材原子吸收光譜儀、空氣壓縮機、乙炔鋼瓶、容量瓶、移液管、其他相關(guān)玻璃儀器。２.試劑與試藥硫酸鎂、碳酸鈣、稀鹽酸、去離子水。實訓(xùn)準(zhǔn)備021． 標(biāo)準(zhǔn)溶液的的配制取分析純的碳酸鈣在高溫爐中恒重，準(zhǔn)確稱取0.1250g于100mL燒杯中，滴加1mol/L稀鹽酸溶液至完全溶解，轉(zhuǎn)入500mL容量瓶中，用去離子水稀釋至標(biāo)線，搖勻，即得100μg/mL鈣標(biāo)準(zhǔn)工作液。同時取待測樣品1.0g，置于100mL容量瓶中，加去離子水溶解并稀釋至刻度，搖勻，作為待測試樣溶液。03實訓(xùn)內(nèi)容與步驟按照下表中所給定的數(shù)據(jù)進行溶液配置，將不同體積的鈣標(biāo)準(zhǔn)工作液分別加入到5個50mL容量瓶中，然后取10mL相同體積的待測試樣溶液分別加入上述50mL容量瓶中，加去離子水溶解并稀釋至刻度，搖勻，待測定吸光度值。03實訓(xùn)內(nèi)容與步驟容量瓶編號12345MgSO4試樣體積（mL）10.0010.0010.0010.0010.0050μg/molCa2+標(biāo)準(zhǔn)液（mL）0.001.002.003.004.002.樣品測定步驟（1）開機進入軟件工作界面，進入儀器“自動初始化窗口”。儀器初始化結(jié)束后，預(yù)熱30min，等待儀器穩(wěn)定。設(shè)置實驗條件及相關(guān)參數(shù)：調(diào)燈電流為3mA，狹縫寬度在0.4nm處，調(diào)