常州工程职院仪器分析测试技术教案4-4原子吸收分光光度法：标准加入法测定铜

教案纸№4-1常州工程职业技术学院原子吸收光谱法之任务4 标准加入法测定水中微量铜教学任务p标准加入法溶液配制p标准加入法定量操作p仪器工作软件的使用，条件设置，测量操作教学方法p实验验证、学生总结等教学学时每20人为学习组，每4人一组，需4学时教学设计复习上次课内容，实例引导问题提出讨论解决引出原子吸收标准加入法讲解实验方法，给出实验条件，演示仪器操作学生实验实验结果处理总结实验结果（实验中出现的问题，解决方法，影响测量准确度的因素）理论提升问题思考教案纸№4-2常州工程职业技术学院复习p原子吸收分光光度计的操作：接通电源－打开电脑－安装空心阴极灯－开主机－打开操作软件－初始化－寻峰－设置实验条件－检查排水安全联锁装置－开空气压缩机-开乙炔钢瓶－调节气体压力－点火－样品测定－数据保存－测定完毕－关闭乙炔钢瓶－火焰熄灭后关空气压缩机－关排风－退出工作软件－关闭主机电源－关闭电脑－填写仪器使用记录。p原子吸收测定条件的设定：分析线（波长）；光谱带宽；灯电流；乙炔流量；燃烧器高度。p试样的制备：将待测元素转变成溶液状态。p标准溶液的配制：采用高纯金属（光谱纯）或其盐类(基准试剂)经酸或水溶解后制备成一定浓度的标准贮备液。使用时采用逐步稀释的方法得到所需浓度的标准溶液。p工作曲线法定量的特点、注意事项：特点－简单快速，适合大批量样品的测定。注意事项－①标准溶液与试液的基体要相似，以消除基体效应。标准溶液浓度范围应将试液中待测元素的浓度包括在内。浓度范围大小应以获得合适的吸光度读数为准。②在测量过程中要吸喷去离子水或空白溶液来校正零点漂移。③由于燃气和助燃气流量变化会引起工作曲线斜率变化，因此每次分析都应重新绘制工作曲线。两则新闻p新闻1、2006.5东南商报记者端午节前在一家大型超市购买了三批散装粽子：一个批次的粽叶呈暗黄色，另两个批次的粽叶呈翠绿色。记者将粽子送到当地食品安全监管中心检测。检测结果表明。在呈暗黄色的一批次粽叶中，检测出铜含量3.98mg/kg，而翠绿色的粽叶中，一个标有江北“一定旺”鲜肉粽的粽叶铜含量为327mg/kg，是暗黄色粽叶铜含量的82倍，根据国家标准，蔬菜、水果等粮食类食品中，铜的含量应小于或等于10mg/kg。翠绿色的粽叶铜含量严重超标。据查由于棕叶用工业硫酸铜或工业氯化铜浸泡过。p新闻2、四川在线-华西都市报：胡先生逛夜市时，花一元钱从地摊上买了一个陶瓷茶杯。杯身有清晰的蓝色龙纹图案。胡先生用这杯子盛牛奶喝后怪事就冒出来了：开始流蓝色的汗水。p胡先生立即去华西第四职业病医院做了尿样检查。结果表明：铜中毒，原因是喝牛奶的杯子内壁含有大量的铜。p结论：铜是人体必需的微量元素，但是过量的铜又会引起中毒，铜的检测在食品安全及环境保护中有重要的意义。问题p工作曲线法是原子吸收分析中常用的定量方法，其具有简单快速的特点，适合组成简单的大教案纸№4-3常州工程职业技术学院批量样品的测定。在利用工作曲线法定量时应注意“标准溶液与试液的基体要相似，以消除基体效应”，如何做到这一点呢？p问题的解决：（学生讨论）p对于组成简单的样品这一点容易做到，但是对复杂样品很难做到，因为测定复杂样品很难确定其所有的成分，有无简单的实验方法可以消除基体干扰呢？p在有干扰的情况下测定水样中的微量铜，若干扰的来源已知则可以采用物理、化学方法消除干扰，若干扰的来源不明，或采用其他方法不理想时可采用标准加入法定量。标准加入法定量原理：p标准加入法工作曲线的绘制，样品浓度测定：p吸取试液四份以上，第一份不加待测元素标准溶液，第二份开始，依次按比例加入不同量待测组分标准溶液，用溶剂稀释至同一的体积，以空白为参比，在相同测量条件下，分别测量各份试液的吸光度，绘出工作曲线，并将它外推至浓度轴，则在浓度轴上的截距，即为未知浓度cx。仪器p原子吸收分光光度计；（型号TAS990，北京普析通用仪器公司；AA6000，上海天美仪器有限公司；AA320，上海分析仪器厂）p空气压缩机；p乙炔钢瓶；p铜空心阴极灯；p玻璃量器、容器：50mL容量瓶4个／组；5、10mL移液管各一支；100mL烧杯一个p试剂p铜标准贮备液ρ(cu)＝1.000mg/mL：称取1.0000克金属铜，置于100mL烧杯中，加入HNO3（1＋1）20mL，加热溶解。蒸至近干，冷却后加HNO3（1＋1）5mL，加蒸馏水煮沸，溶解铜盐，冷却后转入1000mL容量瓶中，定容，摇匀。p铜标准工作液ρ(cu)＝0.1000mg/mL:吸取25.00mL上述铜标准贮备液，用2＋100硝酸定容至1L。p硝酸：GRp含铜水试样。标准加入法工作曲线教案纸№4-4常州工程职业技术学院实验安排p每二人一组，按照教师演示完成从溶液配制到开机测量的全部过程，记录实验数据。p实验条件（教师幻灯演示，学生操作）p测量波长：324.8nm；p光谱带宽：0.4nm；p空心阴极灯电流：3mA；p乙炔流量：2600mL/min；p燃烧器高度：6mm。p实验方法中选择标准加入法p样品数量：1p标准输入：0.00、1.00、2.00、3.00µgmL－1p由学生按正常的开机顺序打开原子吸收分光光度计，安装铜空心阴极灯，设定仪器条件，点火预热20min。输入样品测量方法­标准加入法。输入标准加入的浓度。标准系列溶液配制（教师讲解学生配制）p为了保证测量的准确度，标准加入法定量要求：1、相应的标准曲线应是一条通过原点的直线，待测组分的浓度应在此线性范围之内。2、第二份中加入的标准溶液的浓度与试样的浓度应当接近，以免曲线的斜率过大或过小，使测定误差较大。3、为了保证能得到较为准确的外推结果，至少应采用四个点来制作外推曲线。p针对本实验，你能否设计一个溶液配制方案完成试液中铜的测定？已知试样的浓度2－3µg/mL，铜的线性范围0－5µg/mL。（要求学生分组设计出满足上面要求的溶液配制方案）p按照表中所示配制标准加入系列溶液。（教师提出的参考方案）容量瓶编号 1 2 3 4 加入试样体积 V1/mL 25.00 25.00 25.00 25.00 加入ρ＝100µg/mL 铜标液的体积/mL 0.00 0.50 1.00 1.50 定容体积／mL 50．00 50．00 50．00 50．00 注意：这里时使用（2＋100）的硝酸定容，目的是避免铜的水解，使其稳定。教案纸№4-5常州工程职业技术学院p上机测量（教师幻灯演示，学生操作）p演示测量过程，提出注意事项，讲解实验原始数据的记录，保存。标准加入曲线的绘制、样品的测定（学生操作）p将加入铜标准溶液体积换算成溶液浓度增量填入下表，将测量的吸光度值也填入下表。容量瓶编号 1 2 3 4 加入试样体积 V1/mL 25.00 25.00 25.00 25.00 加入ρ＝100µg/mL 铜标液的体积/mL 0.00 0.50 1.00 1.50 定容体积／mL 50．00 50．00 50．00 50．00 铜浓度的增加量C(Cu)/µgmL ­1 0．00 1．00 2．00 3．00 吸光度 A Ax A1. . A2 A3 p绘制标准加入曲线（C－A曲线）。p由标准加入曲线的延长线与浓度轴的交点查得样品浓度。测定结果的计算（学生总结，教师作适当提示）p绘制铜浓度增量－吸光度Ax.A1.A2.A3工作曲线，将工作曲线外推至浓度轴，在浓度轴上的截距，即为待测液浓度Cx。p水试样中铜含量ρ（Cu）= 1 0 V V C 式中ρ（Cu）水样中铜含量，μg/mL； C 标准加入曲线与浓度轴交点，μg/mL； V0 样品溶液定容体积，50mL； V1 取样量，25mL。实验结果汇总将各组试验结果（标准曲线，样品测量结果）集中后学生作简单介绍，由教师引导学生评价试验结果，选出典型的案例详细讨论。教案纸№4-6常州工程职业技术学院举例 1 溶液配制方案正确，测量结果准确。（准确浓度 1.9ug/mL）举例 2 标准溶液加入量太小，测量误差大。举例 3教案纸№4-7常州工程职业技术学院标准加入量太大，超出线性范围，曲线上部弯曲。测定准确度差。总结p标准加入法注意事项。1、相应的标准曲线应是一条通过原点的直线，待测组分的浓度应在此线性范围之内。2、第二份中加入的标准溶液的浓度与试样的浓度应当接近，以免曲线的斜率过大或过小，使测定误差较大。3、为了保证能得到较为准确的外推结果，至少应采用四个点来制作外推曲线。p影响测定准确度的因素：溶液的配制；仪器条件的设置；操作的误差；周围环境的影响（如空气对流，电压的波动，机械振动等）p标准加入法适用条件：适用于基体复杂，存在物理干扰、电离干扰或化学干扰。特别是一些不明原因干扰的情况。p标准加入法的特点及使用条件：由上面标准加入法的实验原理及操作过程可以看出。与工作曲线法不同，标准加入法将样品与标准混合后测定吸光度，达到了标准与样品基体的相似，因此消除了基体干扰，这些基体干扰包括物理干扰、部分电离干扰和化学干扰。但是它不能消除背景干扰，消除背景干扰需采用背景校正技术。另外标准加入法每测定一个样品需要制作一条标准曲线，不适合大批量样品的测定。和工作曲线法比较，工作曲线法的特点是适合组成简单，大批量样品的测定。拓展与引申（教师讲解）p若水样中铜的含量很高，超出了工作曲线的线性范围，这时如何利用标准加入法定量？p解决办法1.稀释样品使铜含量在线性范围之内。2.减少标准溶液的加入量。p标准加入法在一定程度内消除了基体干扰，但是标准加入法不是万能的法宝，当干扰严重时标准加入法定量存在较大的误差，这时需要找出干扰原因进行消除。另外一些非线性干扰也只能采用其他方法消除。p思考题：标准加入法定量应注意的事项,标准加入法定量的特点?设疑原子吸收标准加入法适用于样品基体复杂，存在基体干扰的情况。原子吸收光谱法存在哪些干扰？如何消除？