实验四 原子吸收分光光度法测定土壤样品中镍、镉、铅的含量

一、目的和要求

1.了解原子吸收分光光度法的原理；

2.学习、了解原子吸收分光光度计的基本结构、使用方法；

3.学习掌握原子吸收分光光度法定量分析方法；

4.掌握土壤样品的消化方法，掌握原子吸收分光光度计的使用方法。

二、原理

火焰原子吸收分光光度法是根据某元素的基态原子对该元素的特征谱线产生选择性吸收来进行测定的分析方法。将试样喷入火焰，被测元素的化合物在火焰中离解形成原子蒸气，由锐线光源（空心阴极灯）发射的某元素的特征谱线光辐射通过原子蒸气层时，该元素的基态原子对特征谱线产生选择性吸收。通过测定特征辐射被吸收的大小，求出被测元素的含量。

当使用锐线光源，待测组分为低浓度的情况下，基态原子蒸汽对共振线的吸收符合下式：

式中：A为吸光度；T为透射比；I0为入射光强度；I为经原子蒸汽吸收后的透射光强度；a为比例系数；l为样品的光程长度（吸收层厚度即燃烧器的缝长），在实验中为一定值。N0为待测元素的基态原子数，由于在火焰温度下待测元素原子蒸气中的基态原子的分布占绝对优势，因此可用N0代表在火焰吸收层中的原子总数。在固定实验条件下待测组分原子总数与待测组分浓度的比例是一个常数，因此上式可写作：A=kcl。

湿法消化是使用具有强氧化性酸，如HNO3、H2SO4、HClO4等与有机化合物溶液共沸，使有机化合物分解除去。干法灰化是在高温下灰化、灼烧，使有机物质被空气中氧所氧化而破坏。本实验采用湿法消化土壤中的有机物质。

三、仪器与试剂

1.原子吸收分光光度计、铜和锌空心阴极灯。

2.锌标准液。准确称取0.1000g金属锌（99.9%），用20mL 1:1盐酸溶解，移入1000mL 容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，此液含锌量为100mg/L。

3.铜标准液。准确称取0.1000g金属铜（99.8%）溶于15mL 1:1 中，移入1000mL 容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，此液含铜量为100mg/L。

四、实验步骤

1.标准曲线的绘制

取6个25mL容量瓶，依次加入0.00、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50mL 的浓度为100mg/L 的镍标准溶液，0.00、0.10、0.20、0.40、0.60、0.80mL 的浓度为100mg/L 的镉标准溶液和0.00、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50mL 的浓度为100mg/L 的铅标准溶液，用1%的稀溶液稀释至刻度，摇匀，配成含0.00、0.40、0.80、1.20、1.60、2.00mg/L 镍标准系列，0.00、0.40、0.80、1.60、2.40、3.20mg/L 的镉标准系列和0.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.0mg/L 的铅标准系列，然后分别在232.0 nm、228.8nm、283.3 nm处测定吸光度，绘制标准曲线。

2.样品的测定

1)样品的消化

准确称取1.000g土样于100mL 烧杯中（2份），用少量去离子水润湿，缓慢加入5mL 王水（：盐酸＝1:3），盖上表明皿。同时做1份试剂空白，把烧杯放在通风厨内的电炉上加热，开始低温，慢慢提高温度，并保持微沸状态，使其充分分解，注意消化温度不易过高，防止样品外溅，当激烈反应完毕，使有机物分解后，取下烧杯冷却，沿烧杯壁加入2～4mL 高氯酸，继续加热分解直至冒白烟，样品变为灰白色，揭去表明皿，赶出过量的高氯酸，把样品蒸至近干，取下冷却，加热5mL 1%的稀溶液加热，冷却后用中速定量滤纸过滤到25mL 容量瓶中，滤渣用1%稀洗涤，最后定容，摇匀待测。

2)测定

将消化液在与标准系列相同的条件下，直接喷入空气－乙炔火焰中，测定吸收值。

五、数据处理

所测得的吸收值（如试剂空白有吸收，则应扣除空白吸收值）在标准曲线上得到相应的浓度M（mg/mL），则试样中：

镍、镉或铅的含量（mg/kg）=

式中：——标准曲线上得到的相应浓度，mg/mL；

——定容体积，mL；

——试样质量，g。

六、注意事项

1.细心控制温度，升温过快反应物易溢出或炭化。

2.土壤消化物若不足呈灰白色，应补加少量高氯酸，继续消化。由于高氯酸对空白影响大，要控制用量。

3.高氯酸具有氧化性，应待土壤里大部分有机质消化完反应物，冷却后再加入，或者在常温下，有大量存在下加入，否则会使杯中样品溅出或爆炸，使用时务必小心。

4.若高氯酸氧化作用进行过快，有爆炸可能时，应迅速冷却或用冷水稀释，即可停止高氯酸氧化作用。

原子吸收测量条件：

元素NiPbCd

λ/nm                   232.0283.3        228.8

狭缝（nm）0.40.4           0.4

灯电流（mA）22            2

燃烧器高度（L/min）6 5            5

燃气                   C2H2 C2H2C2H2

助气空气空气空气

火焰氧化氧化氧化

七、思考题

1.原子吸收分光光度分析为何要用待测元素的空心阴极灯做光源？能否用氢灯或钨灯代替，为什么？

2.如何选择最佳实验条件？

3.当使用雾化器时，经常使用稀作为溶剂，为什么是较好的选择？（盐的性质是什么？）

4.火焰原子吸收光谱法具有哪些特点？

5.试分析原子吸收分光光度法测得土壤中金属元素的误差来源有哪些？