原子吸收分光光度法

讲解人：周洋     北京北方伟业计量技术研究院

目录

Part 1   原子吸收光谱仪

Part 2  基本原理

Part 3  实验方法

Part 4  问题与讨论

原子吸收光谱仪

目前已发现的元素中，金属元素占了大多数，常见的金属检测方法有原子吸收法、原子荧光法、ICP-OES法、ICP-MS法、X射线荧光分析法。下面我就最常用的原子吸收法和大家进行分享。

简介

原子吸收光谱仪又称原子吸收分光光度计，根据物质基态原子蒸汽对特征辐射吸收的作用来进行金属元素分析。它能够灵敏可靠地测定微量或痕量元素。

原子吸收光谱仪   光源  试样原子化器  单色仪  数据处理系统

原子化器主要有两大类，即火焰原子化器和电热原子化器。火焰有多种火焰，目前普遍应用的是空气—乙炔火焰。电热原子化器普遍应用的是石墨炉原子化器，因而原子吸收分光光度计，就有火焰原子吸收分光光度计和带石墨炉的原子吸收分光光度计。

基本原理

利用待测元素的共振辐射，通过其原子蒸汽，测定其吸光度的装置称为原子吸收光谱仪。元素在热解石墨炉中被加热原子化，成为基态原子蒸汽，对空心阴极灯发射的特征辐射进行选择性吸收。在一定浓度范围内，其吸收强度与试液中被测元素的含量成正比。

其定量关系可用郎伯-比耳定律，A=-lgI/I0=-lgT=KCL，式中I为透射光强度;I0为发射光强度;T为透射比;L为光通过原子化器光程(长度)，每台仪器的L值是固定的;C是被测样品浓度;所以A=KC。

实验方法

配制方法   检测过程

1.实验防护用品：穿着实验服、穿戴好与实验对应的防护用品（防护镜、口罩、手套、防护鞋等）。 2.原料的贮存：所用原料密封保存，且需要处在避光、阴凉、干燥条件下。 3.原料的选择：（1）单元素标准溶液：金属元素对应的化合物，也可选择金属单质；（2）化合物标准溶液：化合物，也可选择对应的金属单质。 注：优先选择化合物，原因是前处理和溶解过程相对简单

前处理：将实验用器皿（烧杯、药匙、移液管、容量瓶等）洗净干燥备用。 1.化合物：将氧化锌纯度标准物质放在坩埚内，在800±10℃下干燥6小时，取出放在有硅胶干燥剂的干燥器中，冷却至室温，备用。 2.金属单质：取一定数量铜，于硝酸（5+95）中清洗，待表面氧化物洗净后，取出立即用蒸馏水冲洗，再用无水乙醇清洗，重复三次，风干后，备用。 注：前处理一般以证书上给出的方法为准

溶剂的选择：在选择酸溶解时，根据溶质的理化性质，以物质易溶解，溶剂稳定为原则，以保证配制和使用过程的可操作性、安全性和标准物质浓度的稳定性。根据参考国内同类标准物质，综合考虑环境检验工作的实际需要，确定标准物质的配制溶剂。

一、标准溶液的配制

以1000μg/mL的铜标准溶液为例：配制二次蒸馏（1+1）硝酸200mL，准确称量纯度为99.93%的纯铜成份分析标准物质2001.41mg（精确至0.01mg）至烧杯中，加少量超纯水润湿，再加入适量二次蒸馏（1+1）硝酸，加热充分溶解，冷却至室温后转移至2000mL容量瓶内，用剩余的二次蒸馏（1+1）硝酸多次涮洗烧杯并倒入该容量瓶中，再用超纯水定容、摇匀，分装到60mL聚乙烯塑料瓶内，溶液标准物质装量为50mL，迅速封口，配制过程中室温保持在20℃±3℃，分装总量40瓶，粘贴标签后清洁阴凉处保存。为保证质量，防止环境污染，从配制到分装整个过程在一天内完成。

GB 5009.12-2017 食品安全国家标准 食品中铅的测定

GB 5009.15-2014 食品安全国家标准 食品中镉的测定

伟业计量常见的金属类国家二级标准物质：

二、标准曲线的配制

（1）1000μg/mL的锌标准溶液：

1000μg/mL→100μg/mL→ 10μg/mL

0μg/mL  0.1μg/mL  0.2μg/mL  0.3μg/mL  0.4μg/mL  0.5μg/mL

梯度稀释，均用0.1mol/L硝酸定容摇匀，用原子吸收火焰法检测，通过线性拟合得到标准曲线。

（2） 1000μg/mL的锌标准溶液：

应梯度稀释，先稀释成100μg/mL，再稀释成10μg/mL，均用0.1mol/L硝酸定容摇匀，用原子吸收火焰法检测，通过线性拟合得到标准曲线。

三、待测液的配制

（1）100μg/mL的锌标准溶液：

1000μg/mL→100μg/mL→ 10μg/mL → 0.4μg/mL

（2）0.01mol/L的硝酸银溶液标准物质（1L含0.01mol硝酸银，也就是含有0.01mol银，即银的含量为0.01×107.8682g/L→1078.682μg/mL） ：

1078.682μg/mL → 107.8682μg/mL → 10.78682μg/mL → 1.078682μg/mL 梯度稀释，均用0.1mol/L硝酸定容摇匀，用原子吸收火焰法检测，通过线性拟合得到标准曲线。

1.操作的环境条件：室温10-35℃，相对湿度20-80%RH。

2.操作步骤：

2.1外观检查   掀去仪器罩，观察仪器外表有无异常。

2.2开机前准备

2.2.1打开排风开关，检查通风是否良好。

2.2.2查看电线插座、气路管道连接是否正常。

2.2.3检查水封是否充满了水。

2.3开机步骤

2.3.1在仪器上安装一只待测元素的空心阴极灯。

2.3.2开启电源总开关，开启仪器开关。

2.3.3调整波长，点亮空心阴极灯，设置工作参数。

2.3.4仪器及空心阴极灯预热30分钟以上，使仪器各部件及灯的能量进入稳定状态。

 灯预热时间不够，结果漂移。

2.4稳定性检查，相对标准偏差＜5%。

2.5技术性能检查，标准曲线的相关系数要达到0.995以上。

2.6测定步骤

测定Cu、Ni、Ag等不易原子化的元素及碱土金属时，使用贫燃火焰；对于测定较易形成难熔氧化物的元素如Cr、Al、稀土金属等则适用富燃火焰。多数元素使用中性，即化学计量型火焰，燃助比为1:4。合适的燃助比应通过实验确定。固定助燃气流量，改变燃气流量，观察所测吸光度值与燃气流量之间的关系选择最佳的燃助比。

2.6.1先打开空气缸瓶开关，再开乙炔缸瓶开关。

2.6.2点火。火焰稳定10分钟。

2.6.3依次测定空白、标准曲线、样品溶液，记录结果。

2.7关机步骤

2.7.1测定完毕后，熄火，熄灯，关机，关电源总开关。

2.7.2取下空心阴极灯，放入盒内。

2.7.3关闭乙炔缸瓶开关，关闭空气缸瓶开关。

问题与讨论

1.金属标液的配制，可以适当的多加些酸。

2.溶解金属单质时，应先了解金属的性质，如金属活动性顺序，用何种溶剂溶解更好，钝化等。加酸或碱溶解时，应沿烧杯内壁缓慢滴加。

3.有铅、铬两种金属的混标，应加过量的硝酸。

4.做低浓度混标时，可以先做成高浓度的混标，然后稀释；也可以做成高浓度的金属单标，分别稀释后再混匀。具体看需求和实验操作难度。

5.做标准曲线按给出的线性范围，但也不是绝对的，例如金属铬，给出的线性范围是0-5μg/mL，之前也做过0、5、10、15、20、25μg/mL的标准曲线，且做铬的曲线时应加入2mL氨-氯化铵缓冲液，以保证曲线的稳定。另外，给出了建议的检测方法，也可以用其他方法检测。

6.要配制与标液相匹配的标准曲线，例如做1μg/mL的铅标准溶液，虽然给出的线性范围是0-5μg/mL，但也应配制0、0.5、1、1.5、2μg/mL的标准曲线。

7.做标准曲线和稀释待测液时加入0.1mol/L硝酸，保证溶液的稳定。