當(dāng)前位置:首頁(yè) > 新聞動(dòng)態(tài) > 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) > 原子吸收光譜法中化學(xué)干擾與消除
化學(xué)干擾是指在試樣溶液中或氣相中,分析元素與共存物質(zhì)之間的化學(xué)作用而引起的干擾效應(yīng),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(hào)。
化學(xué)干擾是一種選擇性干擾,它對(duì)各個(gè)元素的干擾是不同的。
它不僅取決于待測(cè)元素和干擾組分的性質(zhì),而且還與火焰類型、火焰溫度、火焰狀態(tài)和部位、共存的其他組分、霧珠與氣溶膠微粒的大小等實(shí)驗(yàn)條件的變化有關(guān)。
(一) 原子吸收分光光度計(jì)化學(xué)干擾的產(chǎn)生
化學(xué)干擾是原子吸收光譜分析法中的主要干擾來(lái)源。
待測(cè)元素與共存組分之間形成的熱力學(xué)穩(wěn)定的化合物,如生成難熔氧化物和難熱解的碳化物。
在陽(yáng)離子干擾中,有很大一部分是屬于被測(cè)元素與干擾離子形成的難熔混晶體,
如:鋁、鈦、硅對(duì)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(cè)元素形成不易揮發(fā)的混合氧化物,使吸收降低;
陰離子的干擾更為復(fù)雜,不同的陰離子與被測(cè)元素形成不同熔點(diǎn)、沸點(diǎn)的化合物而影響其原子化.如磷酸根和硫酸根會(huì)抑制堿土金屬的吸收。
磷酸根與鈣形成了比氯化鈣更穩(wěn)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(hào)下降。
其影響的次序?yàn)椋?PO43- > SO42- > Cl-
>NO3 - >ClO4-。
典型的氣相干擾是被測(cè)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(xiàn)象。一般地說(shuō),解離能D0>5 eV的氧化物在火焰中是很穩(wěn)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(cè)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(wěn)定的碳化物,引起原子化效率極低,產(chǎn)生嚴(yán)重的記憶效應(yīng)。
在石墨爐內(nèi),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(tài)的待測(cè)元素滲透進(jìn)去,增加了形成碳化物的機(jī)會(huì)。熱解涂層石墨管經(jīng)多次使用后,一旦發(fā)生熱解涂層局部脫落,在分析高溫元素時(shí),亦會(huì)發(fā)生上述現(xiàn)象。若采用氮?dú)庾鞅Wo(hù)氣與內(nèi)氣流,鋇、鉬、鈦會(huì)形成氮化物,降低原子化效率。
有時(shí)難揮發(fā)基體吸留或包裹待測(cè)元素,阻止分析元素原子化,引起原子吸收強(qiáng)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(dǎo)致了鍶對(duì)火焰原子吸收光譜法測(cè)定鐵的干擾。
有些化學(xué)干擾與濃度有關(guān),有些則與濃度無(wú)關(guān)。所謂“與濃度無(wú)關(guān)"的化學(xué)干擾,是指當(dāng)待測(cè)溶液的濃度變化時(shí),一定量的干擾元素使不同濃度的待測(cè)元素吸光度值下降或上升的比例是一定的;而“與濃度有關(guān)”的化學(xué)干擾,其干擾程度隨待測(cè)元素的濃度變化而變化。“與濃度無(wú)關(guān)”的化學(xué)干擾只影響工作曲線的斜率,對(duì)其線性不影響,可用標(biāo)準(zhǔn)加入法消除其干擾;“與濃度有關(guān)”的化學(xué)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(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)加入法的必要條件。
(一) 原子吸收光譜儀消除化學(xué)干擾的方法
化學(xué)干擾是原子吸收光譜分析法中的主要干擾來(lái)源。鑒于化學(xué)干擾是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,前人提出的一些方法未必都適合所面臨分析任務(wù)的要求,有時(shí)還需根據(jù)自己特定的分析對(duì)象,設(shè)計(jì)干擾試驗(yàn)和研究消除干擾的方法。
1.化學(xué)分離
用化學(xué)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(yīng)用最廣。但化學(xué)分離操作比較繁瑣,在分離過(guò)程中又要大量使用試劑,容易導(dǎo)致空白值升高與被測(cè)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(fā)速度,火焰溫度高于化合物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn),是該化合物干氣溶膠完全蒸發(fā)和原子化的必要條件。一般來(lái)說(shuō),在高溫火焰中,化學(xué)干擾比低溫火焰中要少。例如在空氣-乙炔火焰中測(cè)定鈣,有磷酸根存在時(shí),由于磷酸根和鈣形成穩(wěn)定的磷酸鈣而干擾鈣的測(cè)定,在火焰的上部磷對(duì)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(duì)鈣、鋁對(duì)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(xiàn)的干擾,在高溫火焰中可部分或完全消除。
3.使用化學(xué)改進(jìn)技術(shù)
廣義的化學(xué)改進(jìn)技術(shù)是指通過(guò)在線化學(xué)反應(yīng)抑制或消除化學(xué)干擾,包括加入釋放劑、保護(hù)劑、緩沖劑以及各種化學(xué)改進(jìn)劑等。
(1)釋放劑。
釋放劑與干擾元素形成更穩(wěn)定或更難揮發(fā)的化合物,從而使待測(cè)元素從干擾元素形成的化合物中釋放出來(lái)。例如:
磷酸鹽干擾鈣的測(cè)定,加入鍶或鑭結(jié)合磷酸根而將鈣釋放出來(lái),避免了磷酸根對(duì)鈣的干擾。
用鎂來(lái)釋放鈣,消除磷酸根、硫酸根、硅酸根、鋁對(duì)測(cè)定植物中鈣的干擾。
用鈣來(lái)釋放鎂、鍶,以消除磷酸根、硅酸根、鋁對(duì)測(cè)定鎂、鍶的干擾。
(2)保護(hù)劑。
保護(hù)劑與待測(cè)元素形成穩(wěn)定的絡(luò)合物,阻止了待測(cè)元素與干擾元素之間生成難揮發(fā)性化合物,或者與干擾元素形成絡(luò)合物,從而保護(hù)了待測(cè)元素。
如:
加入ED-TA與鈣絡(luò)合,使鈣不再與磷酸根結(jié)合,這樣就消除了磷酸根對(duì)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(lái),從而抑制了鋁對(duì)鎂、鈣的干擾。
加入氯化銨來(lái)消除鋁對(duì)測(cè)定鈉、鉻的干擾。
葡萄糖、蔗糖、乙二醇、甘油、甘露醇用來(lái)消除磷酸根對(duì)測(cè)定鈣和鍶的干擾等等。
使用有機(jī)保護(hù)劑更為有利,因?yàn)橛袡C(jī)絡(luò)合物容易破壞,使與之結(jié)合的金屬元素能更有效地原子化。釋放劑和保護(hù)劑的結(jié)合使用,消除干擾的效果更好。例如甘油與過(guò)氯酸是消除鋁對(duì)鎂干擾的保護(hù)劑,鑭是釋放劑,當(dāng)同時(shí)使用它們時(shí),就可獲得更好的消除干擾效果。
(3)助熔劑。
氯化銨對(duì)很多元素有提高靈敏度的作用,它對(duì)一些高熔點(diǎn)被測(cè)物質(zhì)起到助熔作用,有利于樣品熔融蒸發(fā),或有助于被測(cè)定物質(zhì)轉(zhuǎn)變成氯化物從而起到克服干擾、提高靈敏度的作用,當(dāng)有足夠的氯化銨存在時(shí),可以大大提高鉻的靈敏度。
(4)化學(xué)改進(jìn)劑。
在石墨爐原子吸收法中,廣泛地利用化學(xué)改進(jìn)劑來(lái)消除化學(xué)干擾。
測(cè)定海水中的Cd,在<1000°C時(shí)檢測(cè)不到原子吸收信號(hào),加入EDTA之后,在600°C即出現(xiàn)Cd的原子吸收信號(hào)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(cè)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(fā),原子化溫度2100°C以下在氣相中檢測(cè)不到磷鉬酸銨,消除了磷的光譜干擾。
化學(xué)改進(jìn)劑的加入,使待測(cè)元素的灰化溫度得以大幅度提高,對(duì)消除背景干擾十分有利。
4.改變?nèi)芤旱男再|(zhì)或霧化器的性能
使用有機(jī)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(fā)加快,可降低干擾。
5.采用標(biāo)準(zhǔn)加入法
此法不但能補(bǔ)償化學(xué)干擾,也能補(bǔ)償物理干擾。但不能補(bǔ)償背景吸收和光譜干擾。這種方法只能消除“與濃度無(wú)關(guān)”的化學(xué)干擾。為判斷標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定結(jié)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(jié)果是否一致。
6.選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)定條件
選擇適當(dāng)?shù)娜贾群腿紵鞲叨?,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(lái)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(duì)鎂的干擾和鐵、磷對(duì)鈣的干擾,減少鋁、鈦對(duì)鈣的干擾。
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