原子吸收法测定发样中的锌

原子吸收法测定发样中的锌、铜离子含量
摘要：本次试验采用原子吸收光谱法测定发样中的锌和铜的含量，湿法消化法对头发样品进行预处理，配制标准的铜、锌溶液，然后再采用火焰原子吸收光谱法和石墨炉原子吸收法测定头发样品的锌铜离子含量的吸光度，将吸光度与标准溶液吸光度相比较，得出头发样品中铜、锌含量，通过铜锌比估计一个人的智商。

实验表明，锌所测得的含量为（224.2866±4.1661）μg/g，铜所测得的含量为（7.3532±0.2083）μg/g，铜所测得的线型数据比锌的较好。

关键词：原子吸收法锐线光源样品与处理朗伯-比尔定律
前沿综述
随着原子吸收技术的发展，推动了原子吸收仪器[1]的不断更新和发展，而其它科学技术进步，为原子吸收仪器的不断更新和发展提供了技术和物质基础。

锌、铜等是人体内必需的微量元素。

他们在人体中具有多方面的生理功能和营养功能。

人发中锌、铜的含量在一定程度上能够代表元素在人体中含量的实际水平。

体内缺少这些元素会引起许多疾病。

锌对小儿神经系统的发育有不可忽略的影响，如果缺乏或减少就会影响大脑一些主要酶，如细胞色素氧化酶、多巴胺β羟化酶和过氧化物歧化酶的活性，使脑的结构发生改变［2］，从而产生智力低下、反映迟钝、学习能力下降。

目前，国内有许多测定铜锌离子的方法，但各有优劣，部分方法及优劣列举如下：
双硫腙比色法：测量方法是样品经消化后,在pH4.0～5.5时,锌离子与双硫腙形成紫红色络合物,溶于四氯化碳，加入硫代硫酸钠，防止铜、汞、铅、铋、银和镉等离子干扰，与标准系列比较定量。

缺点：大量的玻璃仪器需彻底清洗；需要大量的试剂；方法麻烦和费时，还要求分析人员有较高水平的熟练技术。

优点：铅的吸收率线性好，范围宽；它不公可满足小样品而且大量样品亦能适用；干扰能迅速去除。

[3]
EDTA容量法：试样用氯酸钾饱和的硝酸分解，硫酸冒烟将铅锌分离，HAC--NaAC缓冲溶液溶解铅；在氧化剂存在的氨性溶液中分离铁、锰、铋等干扰元素，加掩蔽剂消除铜、铝的干扰。

以二甲酚橙为指示剂，于PH5.5~5.8用EDTA 标准溶液进行滴定。

它的缺点：操作麻烦、终点判断的不确定性、以及不适合在浑浊和有颜色的水样中。

其优点：简便、快速、终点敏锐。

国标法：试样经盐酸和硝酸分解后，用乙酸溶液调节溶液的pH值为3.0-4.0，用氟化铁铵掩蔽铁，加入碘化钾与二价铜作用，析出相应的碘，以淀粉作指示剂，用已知浓度的硫代硫酸纳标准溶液滴定。

再加氰化钾将铜锌离子掩蔽，又加甲醛把锌离子解除掩蔽，用络合滴定法测定其中的锌含量。

优点：测量较为准确，操作较为简单。

缺点：步骤太多，用到致癌物质甲醛，污染环境影响实验者健康。

[4]
本实验采用火焰原子吸收法和石墨炉原子吸收法，先用电热板消解法对样品进行预处理，通过测得不同离子的吸光度曲线，得到发样中的离子浓度。

在火焰原子吸收法中，分析方法的灵敏度、准确度、干扰情况和分析过程是否简便快速等，除与所用的仪器有关外，在很大程度上取决于实验条件。

因此最佳实验条件的选择是个重要问题，仪器工作条件，实验内容与操作步骤等方面进行了选择，
先将其它因素固定在一水平上逐一改变所研究因素的条件，然后测定某一标准溶液的吸光度，选取吸光度大且稳定性好的条件作该因素的最佳工作条件。

在石墨炉原子吸收法中，使用石墨炉原子化器，则可以直接分析固体样品，采用程序升温，可以分别控制试样干燥、灰化和原子化过程，使易挥发的或易热解的基质在原子化阶段之前除去。

石墨炉的维护在石墨炉膛部分，因为里面是加热高温-低温冷却，一个循环过程，同时里面还有还原性强的石墨产生积碳同时还有不同的待测物质灰化时产生的烟雾，都会在炉膛或者是在炉膛光路上的透镜上附近凝结。

如果长时间不清理，炉膛底部的光控温镜可能会因为积碳的干扰，失去控温能力，直接导致石墨管烧断。

灰化物在透镜上面凝结，挡住了部分光路，额外增加了负高压，积碳在加热和塞曼的震动时，有可能会随着震动，这样也变相增加了仪器的噪声。

一般建议在每次更换石墨管时清洗一次石墨炉膛。

实验部分
1 实验仪器与材料
1.1 主要仪器
1.1.1 原子吸收分光光度计及配套设备。

1.1.2 50ml容量瓶4只，1ml、2ml、5ml吸量管各一支，吸耳球一个
1.2主要材料试剂
1.2.1锌、铜等标准储备液，浓度均为100ug/ml；去离子水、0.5%HCl
2 实验方法
2.1 采用湿法消化法对头发样进行预处理
2.2 应用火焰原子吸收法与石墨炉法来测定头发样品中的铜、锌含量
3 实验原理
原子吸收光谱分析法主要用于定量分析，其基本依据是：将一束特定波长的光照射到被测元素的基态原子蒸气中，原子蒸气对这一波长的产生吸收，未被吸收的光则透射过去。

在使用锐线光源和低浓度的情况下，基态原子蒸气对共振线的吸收符合比尔定率：A=abc
将消化好的样品直接吸入火焰，火焰中形成的光源发射的特征谱线产生吸收。

将测得的样品吸光度和标准溶液的吸光度进行比较，确定样品中被测元素的含量。

该方法快速、干扰少。

在常见浓度下不干扰测定。

4实验步骤
4.1 样品预处理
精确称取样品1.5050g、1.5075g、1.5020g用酸法消解，定容于50ml容量瓶，同时做空白。

4.2标准溶液配制
4.2.1铜标准溶液配制
取4只50毫升容量瓶，依次加入0.04mL、0.1mL、0.2mL、0.4mL100ug/mL的铜标准溶液用0.5%HCl稀释至刻度，摇匀。

4.2.2锌标准溶液配制
取4只50毫升容量瓶，依次加入0 mL 、0.5mL、1.0mL、2.5mL的锌标准溶液
用6mol/L HCl 1mL稀释至刻度，摇匀。

4.3绘制铜锌标准曲线与待测样品的含量测定
4.3.1火焰原子吸收法
4.3.1.1装上待测元素空心灯；
4.3.1.2打开软件，选择所测元素灯进行谱线搜索；
4.3.1.3按仪器工作条件准备好各参数，预热30min；
4.3.1.4打开空气泵，打开乙炔瓶；
4.3.1.5点火；
4.3.1.6测定锌标准系列使用液的标准曲线，并打印出标准曲线；
4.3.1.7取待测3个头发样品并对其进行测定，记录；
4.3.1.8实验数据的整理和分析。

[5]
结果与讨论
1实验条件
2数据记录
2.1处理后各组头发含量
表2.1各组头发含量
组别 1 2 3 头发重量/g 1.5050 1.5075 1.5020 5.2金属离子测定数据记录
表2.2.1 Cu标准曲线制作数据记录表
组号标准溶液1 标准溶液2 标准溶液3 CONC（μg/mL）0.0800 0.1600 0.2400 Abs吸光度0.0111 0.0206 0.0329 Abs=0.13625Conc-0.00026667 r=0.9973
表2.2.2 Zn标准曲线制作数据记录表
组号标准溶液1 标准溶液2 标准溶液3 CONC（μg/mL） 1.0000 2.0000 5.0000 Abs吸光度0.4128 0.7420 1.0988 Abs=0.16075Conc+0.31652 r=0.9742
表2.2.3 头发样品中铜、锌含量、吸光度测定数据记录
发样重量/g Cu浓度(μ
g/mL) ABS吸光度Zn浓度(μ
g/mL)
ABS吸光度
高型烧杯1 1.5050 0.2258 0.0305 5.0293 1.1250 0.2214 0.0299 4.9571 1.1134
高型烧杯2 1.5075 0.2155 0.0291 4.8140 1.0904 0.2251 0.0304 4.7263 1.0763
高型烧杯3 1.5020 0.2280 0.0308 4.7867 1.0860 0.2354 0.0318 4.7780 1.0846
高型烧杯4
0 -0.0032 -0.0007 -1.8962 0.0117 -0.0046 -0.0009 -1.9062 0.0101
3数据处理
3.1关于铜的数据处理
空白溶液铜浓度（C
Cu0,即高型烧杯4）:C
Cu0
=(-0.0032-0.0046)/2=0.0039μg/mL
B1=(C
Cu测1-C
Cu0
)/W
1
*50(定容体积)
={（0.2258+0.2214)/2-0.0039}/1.5050*50 =7.2990μg/g
B2=(C
Cu测2-C
Cu0
)/W
2
*50(定容体积)
={(0.2155+0.2251)/2-0.0039}/1.5075*50 =7.1774μg/g
B3=(C
Cu测3-C
Cu0
)/W
3
*50(定容体积)
={(0.2280+0.2354)/2-0.0039}/1.5020*50 =7.5832μg/g
B
Cu平均值
=（B1+B2+B3)/3
=(7.2990+7.1774+7.5832)/3
=7.3532μg/g
S1={[(B1-B
Cu平均值)^2+(B2-B
Cu平均值
)^2+(B3-B
Cu平均值
)^2]/2}^0.5
={[(7.2990-7.3532)^2+(7.1774-7.3532)^2+(7.5832-7.3532)^2]/2}^0.5 =0.2083μg/g
发样中铜含量：（7.3532±0.2083)μg/g
3.2关于锌的数据处理
空白溶液锌浓度（C
Zn0,即高型烧杯4）:C
Zn0
=(-1.8962-1.9062)/2=-1.9012μg/mL
B4=(C
Zn测1-C
Zn0
)/W
1
*50(定容体积)
=((5.0293+4.9571)/2+1.9012)/1.5050*50 =229.0498μg/g
B5=(C
Zn测2-C
Zn0
)/W
2
*50(定容体积)
=((4.8140+4.7263)/2+1.9012)/1.5075*50 =221.3217μg/g
B6=(C
Zn测3-C
Zn0
)/W
3
*50(定容体积)
=((4.7867+4.7780)/2+1.9012)/1.5020*50 =222.4883μg/g
B
Zn平均值
=（B4+B5+B6)/3
=(229.0498+221.3217+222.4883)/3
=224.2866μg/g
S2={[(B4-B
Zn平均值)^2+(B5-B
Zn平均值
)^2+(B6-B
Zn平均值
)^2]/2}^0.5
={[(229.0498-224.2866)^2+(221.3217-224.2866)^2+(222.4883-224.2866)^2] /2}^0.5
=4.1661μg/g
发样中锌含量:(224.2866±4.1661)μg/g
3.3铜锌比
铜锌比=B
Cu平均值/B
Zn平均值
=7.3532/224.2866
=0.03278
4实验结果分析评价
4.1由于标准溶液配制时没有摇匀，标准曲线不够准确，但Zn溶液的标准偏差较小，测得Zn的含量为224.2866μg/g。

4.2头发样品中铜的含量为7.3532μg/g，标准曲线准确度较高，但测量过程中发现测量溶液数据重现率较低，存在较大误差。

4.3发样中铜锌含量跟智商的关系见表4。

由表可知，该同学智商在110以上。

结论
实验测得发样中Zn的含量为（224.2866±4.1661）μg/g，Cu的含量为（7.3532±0.2083）μg/g。

Cu，Zn比为0.03278 。

智商在正常范围内。

其中可能存在系统误差，因此在实验中有以下几点可以改进：一、标准液一定要光谱纯；二、一定要做样品空白；三、加入稀释剂与干扰物形成更稳定的化合物，使其不会干扰待测物；四、空心阴极灯纯度要高，惰性气体要纯；五、氘灯扣除背景干扰，380nm 以上不用；六、燃烧高度要足够，消除其他金属离子的干扰。

七、在最适工作条件下测量，使数据更准确。

结果表明，用原子吸收光谱法测定人发中铜、锌离子含量, 分析范围广，灵敏度和精密度较高，抗干扰能力强，操作方便，分析速度较快。

参考文献
[1]郭德济·光谱分析法.重庆大学出版社,1994.
[2] 袁秀琴，李东阳，李纯颖．锌缺乏对儿童智力发育的影响．衡阳医学院学报，1997，25（30）：250~252
[3] 二硫腙试剂对二硫腙比色法测铅的干扰分析贾玉珠师邱毅内蒙古预防医学-1999-1期
[4]张剑荣、戚苓、方惠群编，仪器分析实验，北京：科学出版社，2009.
[5]许钢，仪器分析实验讲义，浙江工商大学出版社，2013.。