不同酸度對(duì)火焰原子吸收分光光度法測(cè)鈣的影響

吳丹丹，胡文英，范金松

（1.莆田學(xué)院 環(huán)境與生物工程學(xué)院；2.莆田學(xué)院福建省生態(tài)環(huán)境及其信息圖譜重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 莆田350011）

不同酸度對(duì)火焰原子吸收分光光度法測(cè)鈣的影響

吳丹丹1，2，胡文英1，2，范金松1

（1.莆田學(xué)院 環(huán)境與生物工程學(xué)院；2.莆田學(xué)院福建省生態(tài)環(huán)境及其信息圖譜重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 莆田350011）

摘要：采用鹽酸、硝酸以及冰乙酸作為酸性介質(zhì)，分別實(shí)驗(yàn)不同酸度的酸性介質(zhì)對(duì)火焰原子吸收法測(cè)鈣吸光度的影響，探討其對(duì)鈣的影響機(jī)理，進(jìn)而選擇出較為適宜的酸度范圍與酸性介質(zhì).

關(guān)鍵詞：火焰原子吸收分光光度法；酸度；鈣標(biāo)準(zhǔn)液；吸光度

測(cè)定微量或者痕量鈣，火焰原子吸收分光光度法(FAAS)是較快速度及準(zhǔn)確的方法之一,該方法具有操作簡(jiǎn)單、靈敏度高、準(zhǔn)確性好、選擇性好、抗干擾能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)［1］.樣品在處理過程中，常會(huì)用到不同的酸，常見的有硝酸［2-3］、鹽酸［4］、冰乙酸［5］等；適宜酸度的酸性介質(zhì)可以使鈣的原子吸收信號(hào)增強(qiáng)，從而提高儀器的靈敏度、精密度及測(cè)試的準(zhǔn)確性，但是，如不控制其酸度也會(huì)對(duì)測(cè)定產(chǎn)生干擾，通過實(shí)驗(yàn)針對(duì)不同的干擾影響因素采用不同的消除方法，以確定實(shí)驗(yàn)效果較佳的酸性介質(zhì)及相應(yīng)的最佳酸度范圍，可更準(zhǔn)確地測(cè)定鈣含量．

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要儀器及試劑

儀器：火焰原子吸收分光光度計(jì)（AA-6300C，日本島津）；電子天平（BS-224S，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司）；鈣空心陰極燈（LTL-2,賀利氏沈陽特種光源有限公司）；自動(dòng)進(jìn)樣器（ASC-6100，日本島津）．酸：硝酸；鹽酸；冰乙酸均為優(yōu)級(jí)純．1 000 μg·mL-1鈣標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液．

鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液：將鈣標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液用重蒸水稀釋至100 μg·mL-1．

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1儀器測(cè)試條件

表1　　鈣測(cè)定的實(shí)驗(yàn)條件

1.2.2標(biāo)準(zhǔn)曲線及線性回歸方程

從100 μg·mL-1鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液中分別吸取0.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL至50 mL比色管，用重蒸水定容，配制成濃度為0.00、4.00、8.00、12.00、16.00、20.00 μg·mL-1的鈣標(biāo)準(zhǔn)液，在1.2.1的實(shí)驗(yàn)條件下，測(cè)定吸光度，取得標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為:A=0.033 4 C+0.022．其線性相關(guān)系數(shù)R=0.997 1．

1.2.3酸性介質(zhì)種類的選擇

取5.00 mL 100.00 μg·mL-1的鈣標(biāo)準(zhǔn)液分別置于50 mL的比色管中，分別加入0.00 mL、0.10 mL、0.20 mL、0.30 mL、0.40 mL、0.50 mL、1.00 mL、1.50 mL、2.00 mL的酸性介質(zhì)（硝酸、鹽酸與冰乙酸，以下同），用重蒸水定容，搖勻備用．此時(shí)鈣標(biāo)準(zhǔn)液的濃度為10.00 μg·mL-1，酸性介質(zhì)的百分含量分別為：0.00%、0.20%、0.40%、0.60%、0.80%、1.00%、2.00%、3.00%、4.00%．以相應(yīng)百分含量的酸性介質(zhì)為空白樣，測(cè)其吸光度并比較影響效果．

2　　結(jié)果與討論

2.1酸性介質(zhì)種類的選擇

將1.2.3實(shí)驗(yàn)步驟配得的樣品，在1.2.1的實(shí)驗(yàn)條件下，測(cè)定吸光度，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2．

表2　　硝酸、鹽酸、冰乙酸的濃度對(duì)吸光度的影響

從表2可以看出：（1）當(dāng)以硝酸為酸性介質(zhì)時(shí)，樣品的吸光度隨著硝酸濃度的增高先下降，后升高再急劇下降，當(dāng)硝酸濃度為0.80%時(shí)，吸光度為0.345 9達(dá)到最高；（2）當(dāng)以鹽酸作為酸性介質(zhì)時(shí)，樣品的吸光度隨著鹽酸濃度的增高先快速升高，后緩慢下降，當(dāng)鹽酸濃度為0.20%時(shí)，吸光度為0.377 0達(dá)到最高；（3）當(dāng)以冰乙酸作為酸性介質(zhì)時(shí)，樣品的吸光度隨著冰乙酸濃度的增高先快速升高，后平緩下降，當(dāng)冰乙酸濃度達(dá)到0.80%時(shí)，吸光度為0.382 5達(dá)到最高；（4）硝酸、鹽酸的最佳用量范圍（硝酸為0.80%~2.00%，鹽酸為0.20%~1.00%）與冰乙酸（0.40%~4.00%）相比較窄，雖然在一定程度上對(duì)鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度有增強(qiáng)作用，但作用明顯不如冰乙酸．

以表2中酸性介質(zhì)溶液的不同濃度為橫坐標(biāo)，其對(duì)應(yīng)的吸光度為縱坐標(biāo)繪制曲線，得到下圖1．

圖1　　不同酸性介質(zhì)濃度下的吸收曲線

分析認(rèn)為：（1）本實(shí)驗(yàn)所選的硝酸、鹽酸屬于無機(jī)酸，由于氫離子的存在促進(jìn)了鈣元素的電離程度，從而提高了火焰中鈣元素的離子濃度；（2）鹽酸在比較高的濃度時(shí)可以使鈣元素的吸光度隨著濃度的提高，吸光度明顯下降，主要是由于氯離子的存在使鈣元素解離原子化效率降低［6-7］：加鹽酸后的鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液在原子化過程中由于氯化鈣的原子化溫度遠(yuǎn)高于火焰溫度，所以有氫氧化鈣生成［8］：CaCl2+H2O(Ca(OH)2+H++Cl-，當(dāng)溶液中鹽酸濃度較低時(shí)，即氯離子含量較低時(shí)，氯化鈣與氫氧化鈣組成低熔點(diǎn)的混合物以游離的氯化鈣為主，熔點(diǎn)降低，鈣元素的原子化效率得到提高，鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度增大；而當(dāng)鹽酸濃度增加，溶液中氯離子含量較高時(shí)，反應(yīng)向左移，使得混合物中氫氧化鈣固體為主，熔點(diǎn)升高，鈣元素的原子化效率降低，從而吸光度下降．（3）冰乙酸為一種有機(jī)酸，其化學(xué)性質(zhì)與EDTA和三氯醋酸相似，屬于金屬螯合物試劑，其分子本身具有一定的螯合基團(tuán)［9］．當(dāng)冰乙酸加入到鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液中時(shí)會(huì)與鈣元素形成螯合物，由于形成螯合物后電子對(duì)配位鍵比一般化合物中化學(xué)鍵的穩(wěn)定性要低，從而使得從金屬螯合物中釋放出鈣原子的解離能較低，有利于鈣基態(tài)原子的生成，故而能夠提高火焰原子化效率，提高待測(cè)元素的吸光度，進(jìn)而提高靈敏度［10］；同時(shí)冰乙酸又屬于有機(jī)酸，有機(jī)酸的存在使得火焰溫度升高，燃燒產(chǎn)物改變了火焰的還原性，從而對(duì)鈣化合物氣溶膠的熔融蒸發(fā)速率產(chǎn)生一定的影響．

2.2標(biāo)準(zhǔn)曲線的比較

在1.2.1的實(shí)驗(yàn)條件下,分別對(duì)加入0.00%（A組）與0.80%（B組）冰乙酸的鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)定其濃度從0.00～20.00 μg·mL-1的吸光度，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示．

表3　　鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)準(zhǔn)曲線

表3中鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度（0.00~20.00 μg·mL-1）與吸光度的函數(shù)關(guān)系如表4．

表4　　鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液曲線方程

由表3、表4可以看出，加入0.80%冰乙酸的鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液后吸光度顯著提高，而且鈣標(biāo)準(zhǔn)曲線線性更好．

2.3靈敏度、檢出限、回收率、精密度的比較

在1.2.1的實(shí)驗(yàn)條件下，以10.00 μg·mL-1濃度的鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別在0.00%（樣品C）和0.80%（樣品D）冰乙酸的酸性介質(zhì)條件下測(cè)定其靈敏度、檢出限、回收率、精密度，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,如表4：

表5加入酸性介質(zhì)與不加酸性介質(zhì)的鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液靈敏度、檢出限、回收率、精密度的比較

表5實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：火焰原子吸收分光光度法測(cè)定鈣時(shí)，在加入0.8%冰乙酸作為酸性介質(zhì)的條件下，儀器的靈敏度提高了1.1倍，檢出限降低1.1倍，回收率比不加冰乙酸的高，精密度提高2倍．

3　　結(jié)論

綜合上述分析，硝酸、鹽酸雖然在一定程度上對(duì)鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度有增強(qiáng)作用，但作用明顯不如冰乙酸的作用大，硝酸和鹽酸的影響效果隨濃度的變化不穩(wěn)定，到達(dá)一定的濃度反而會(huì)使鈣元素的吸光度值下降，因此選擇冰乙酸作為本實(shí)驗(yàn)的最佳酸性介質(zhì)，最佳用量在0.80%,最佳酸度用量范圍應(yīng)控制在0.40% ~4.00%．建議在采用硝酸或鹽酸對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，應(yīng)控制溶液中的酸含量，硝酸濃度宜控制在0.80%~ 2.00%，鹽酸濃度宜控制在0.20%~1.00%，以減少對(duì)鈣元素測(cè)定的影響．

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（責(zé)任編輯：李婉）

中圖分類號(hào)：O657.31

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1007-5348（2015）08-0037-04

［收稿日期］2015-05-15

［基金項(xiàng)目］莆田市科技計(jì)劃項(xiàng)目（2014S03-1）；莆田學(xué)院教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（JG201432）.

［作者簡(jiǎn)介］吳丹丹（1982-），女，福建莆田人，莆田學(xué)院環(huán)境與生物工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)師,碩士;研究方向：光譜儀器分析測(cè)試.

The Effects of Different Acidities on the Calcium Contents Determination by FAAS

WU Dan-dan1,2,HU Wen-ying1,2,FAN Jin-song1（1．College of Environmental and Biological Engineering,Putian University; 2．University Key Laboratory of Ecological Environment and Information Atlas,
Putian University,Putian 350011,Fujian,China）

Abstract：The purpose of this experiment was to explore the effects of different acidities on the determination of calcium contens by flame atomic absorption spectrometry(FAAS).Different acidity media of hydrochloric acid, hydrogen nitrate and acetic acid are respectively experimented.And the effect mechanism of calcium was analyzed.Thus the suitable range of acidity and acid medium can be selected.

Key words:flame atomic absorption spectrometry;acidity;the standard fluid of calcium;absorbency