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          原子吸收光譜法中化學干擾與消除

          發布時間: 2023-03-31      點擊次數: 382


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          化學干擾是指在試樣溶液中或氣相中,分析元素與共存物質之間的化學作用而引起的干擾效應,它主要影響分析元素化合物的解離與原子化的速度和程度,降低原子吸收信號。

          化學干擾是一種選擇性干擾,它對各個元素的干擾是不同的。

          它不僅取決于待測元素和干擾組分的性質,而且還與火焰類型、火焰溫度、火焰狀態和部位、共存的其他組分、霧珠與氣溶膠微粒的大小等實驗條件的變化有關。

          () 原子吸收分光光度計化學干擾的產生

          化學干擾是原子吸收光譜分析法中的主要干擾來源。

          待測元素與共存組分之間形成的熱力學穩定的化合物,如生成難熔氧化物和難熱解的碳化物。

          在陽離子干擾中,有很大一部分是屬于被測元素與干擾離子形成的難熔混晶體,

          如:鋁、鈦、硅對堿土金屬的干擾;

          硼、鈹、鉻、鐵、鋁、硅、鈦、鈾、釩、鎢和稀土元素等,易與被測元素形成不易揮發的混合氧化物,使吸收降低;

          陰離子的干擾更為復雜,不同的陰離子與被測元素形成不同熔點、沸點的化合物而影響其原子化.如磷酸根和硫酸根會抑制堿土金屬的吸收。

          磷酸根與鈣形成了比氯化鈣更穩定的磷酸鈣,使鈣更難原子化,隨著磷酸根、硫酸根濃度的增大,鈣的原子吸收信號下降。

          其影響的次序為: PO43- > SO42- > Cl- >NO3 - >ClO4-。

          典型的氣相干擾是被測元素與氧形成難解離的氧化物分子蒸氣。難熔氧化物的形成是火焰原子吸收光譜分析法中常見的一種現象。一般地說,解離能D0>5 eV的氧化物在火焰中是很穩定的,難以解離。有些高溫元素,像AI,Mo,V,Ti等,其氧化物的解離能分別是5.0、5.0、6. 4、6. 8 eV,ZrO, NbO,CeO, HfO,BO,LaO,SiO, TaO和ThO的解離能分別是7.8、7.8、8.0、8.0、8. 1、8.1、.8.3、8.4、8.5 eV,它們的原子化效率非常低。

          即使用氧化亞氮一乙炔高溫火焰,測定靈敏度也很低。

          在石墨表面生成難解離碳化物B,Si,Zr,Hf,V ,Nb,Ta, W,Mo,La等在石墨表面形成非常穩定的碳化物,引起原子化效率極低,產生嚴重的記憶效應。

          在石墨爐內,Al,Ga,Cr等氧化物易形成碳化物。

          普通石墨管的致密性較差,表面存在微小孔隙,使溶液狀態的待測元素滲透進去,增加了形成碳化物的機會。熱解涂層石墨管經多次使用后,一旦發生熱解涂層局部脫落,在分析高溫元素時,亦會發生上述現象。若采用氮氣作保護氣與內氣流,鋇、鉬、鈦會形成氮化物,降低原子化效率。

          有時難揮發基體吸留或包裹待測元素,阻止分析元素原子化,引起原子吸收強度的降低,例如大量難熔氧化鍶或鍶的混晶包裹微量鐵,阻礙了鐵的原子化,導致了鍶對火焰原子吸收光譜法測定鐵的干擾。

          有些化學干擾與濃度有關,有些則與濃度無關。所謂“與濃度無關"的化學干擾,是指當待測溶液的濃度變化時,一定量的干擾元素使不同濃度的待測元素吸光度值下降或上升的比例是一定的;而“與濃度有關”的化學干擾,其干擾程度隨待測元素的濃度變化而變化?!芭c濃度無關”的化學干擾只影響工作曲線的斜率,對其線性不影響,可用標準加入法消除其干擾;“與濃度有關”的化學干擾,不僅影響工作曲線的斜率,還影響它的線性,不能滿足應用標準加入法的必要條件。

          () 原子吸收光譜儀消除化學干擾的方法

          化學干擾是原子吸收光譜分析法中的主要干擾來源。鑒于化學干擾是一個復雜的過程,前人提出的一些方法未必都適合所面臨分析任務的要求,有時還需根據自己特定的分析對象,設計干擾試驗和研究消除干擾的方法。

          1.化學分離

          用化學方法將分析元素與干擾組分分離,不僅能消除干擾,也使分析元素得到富集,靈敏度得到提高。常用的分離方法是萃取法、沉淀法、離子交換法等,而以萃取法應用最廣。但化學分離操作比較繁瑣,在分離過程中又要大量使用試劑,容易導致空白值升高與被測元素的玷污或損失。

          2.提高火焰溫度

          火焰溫度直接影響到火焰中固體化合物的生成速度和蒸發速度,火焰溫度高于化合物的熔點和沸點,是該化合物干氣溶膠完全蒸發和原子化的必要條件。一般來說,在高溫火焰中,化學干擾比低溫火焰中要少。例如在空氣-乙炔火焰中測定鈣,有磷酸根存在時,由于磷酸根和鈣形成穩定的磷酸鈣而干擾鈣的測定,在火焰的上部磷對鈣的干擾較小,在火焰下部干擾大。而在氧化亞氮-乙炔火焰中,即使磷比鈣量大200倍,也不顯示出干擾影響。硫酸根對鈣、鋁對鎂的干擾,在空氣-乙炔火焰中都是顯著的,而在氧化亞氮一乙炔火焰中,則都消除了干擾。

          在低溫火焰中出現的干擾,在高溫火焰中可部分或完全消除。

          3.使用化學改進技術

          廣義的化學改進技術是指通過在線化學反應抑制或消除化學干擾,包括加入釋放劑、保護劑、緩沖劑以及各種化學改進劑等。

          (1)釋放劑。

          釋放劑與干擾元素形成更穩定或更難揮發的化合物,從而使待測元素從干擾元素形成的化合物中釋放出來。例如:

          磷酸鹽干擾鈣的測定,加入鍶或鑭結合磷酸根而將鈣釋放出來,避免了磷酸根對鈣的干擾。

          用鎂來釋放鈣,消除磷酸根、硫酸根、硅酸根、鋁對測定植物中鈣的干擾。

          用鈣來釋放鎂、鍶,以消除磷酸根、硅酸根、鋁對測定鎂、鍶的干擾。

          (2)保護劑。

          保護劑與待測元素形成穩定的絡合物,阻止了待測元素與干擾元素之間生成難揮發性化合物,或者與干擾元素形成絡合物,從而保護了待測元素。

          如:

          加入ED-TA與鈣絡合,使鈣不再與磷酸根結合,這樣就消除了磷酸根對鈣的干擾。

          加入8-羥基喹啉與干擾元素鋁形成螯合物,把干擾元素鋁控制起來,從而抑制了鋁對鎂、鈣的干擾。

          加入氯化銨來消除鋁對測定鈉、鉻的干擾。

          葡萄糖、蔗糖、乙二醇、甘油、甘露醇用來消除磷酸根對測定鈣和鍶的干擾等等。

          使用有機保護劑更為有利,因為有機絡合物容易破壞,使與之結合的金屬元素能更有效地原子化。釋放劑和保護劑的結合使用,消除干擾的效果更好。例如甘油與過氯酸是消除鋁對鎂干擾的保護劑,鑭是釋放劑,當同時使用它們時,就可獲得更好的消除干擾效果。

          (3)助熔劑。

          氯化銨對很多元素有提高靈敏度的作用,它對一些高熔點被測物質起到助熔作用,有利于樣品熔融蒸發,或有助于被測定物質轉變成氯化物從而起到克服干擾、提高靈敏度的作用,當有足夠的氯化銨存在時,可以大大提高鉻的靈敏度。

          (4)化學改進劑。

          在石墨爐原子吸收法中,廣泛地利用化學改進劑來消除化學干擾。

          測定海水中的Cd,在<1000°C時檢測不到原子吸收信號,加入EDTA之后,在600°C即出現Cd的原子吸收信號峰值,而海水基體背景吸收在900°C以后才迅速增加,有效地避免了背景干擾。

          用石墨爐原子吸收光譜分析法測定貽貝酸消解液中的Se,加入鉬酸銨形成磷鉬酸銨,在溫度低于2500C不揮發,原子化溫度2100°C以下在氣相中檢測不到磷鉬酸銨,消除了磷的光譜干擾。

          化學改進劑的加入,使待測元素的灰化溫度得以大幅度提高,對消除背景干擾十分有利。

          4.改變溶液的性質或霧化器的性能

          使用有機溶液噴霧,不僅能改變化合物的鍵型,使溶液黏度和表面張力改變,有利于提高噴霧效率,也能改變火焰的氣氛和溫度,有利于消除干擾,提高靈敏度。使用性能好的霧化器,霧滴更小,熔融蒸發加快,可降低干擾。

          5.采用標準加入法

          此法不但能補償化學干擾,也能補償物理干擾。但不能補償背景吸收和光譜干擾。這種方法只能消除“與濃度無關”的化學干擾。為判斷標準加入法測定結果的可靠性,可采用稀釋法檢查稀釋前后未知樣品的最終結果是否一致。

          6.選擇適當的測定條件

          選擇適當的燃助比和燃燒器高度,有助于減小或克服干擾。如利用還原性火焰奪取氧化物中氧的辦法來提高原子化程度;在空氣一乙炔火焰中若燃燒器高度選擇20 mm,則可以完全克服鐵、鋁、磷等對鎂的干擾和鐵、磷對鈣的干擾,減少鋁、鈦對鈣的干擾。






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