1.1  仪器

    WFD-Y2型原子吸收分子光光度计（北京第二光学仪器厂）

    钙、镁空心阴极灯（日本岛津）

    1.2  试剂

    盐酸：优级纯

    硝酸：优级纯

    硫酸：优级纯

    高氯酸：分析纯

    氧化锶：分析纯，配制20％水溶液

    氧化铝溶液：1毫克/毫升（用99.99％的铝片配制）

    氧化钙标准溶液（甲）：1毫克/毫升

    配制方法是准确称取经灼烧的氧化镁（高纯）1.000克于250毫升烧杯中，加入1:1盐酸10毫升低温加热溶解，冷却后移至1升容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

    氧化镁标准溶液（乙）：20微克/毫升

    配制方法是，准确吸取氧化镁标准溶液（甲）10毫升于500毫升容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

    2、实验方法

    根据原子吸收法的工作原理以及样品的情况，对钙、镁测定的影响因素进行了反复实验，从而确定了钙、镁的最佳测定条件。

    准确称取在110℃烘干一小时的粉末样品0.1克置于铂皿中，用水润湿并使试样均匀散开，加入10毫升氢氟酸与0.5毫升高氯酸，在低温电炉上加热分解，蒸发近干，再加10毫升氢氟酸与0.5毫升高氯酸，在低温电炉上加热分解，蒸发近干，再加10毫升氢氟酸继续蒸发至大量冒高氯酸浓烟1~2分钟，冷却后，加4毫升盐酸（比重1.19）和10毫升水，加热使残渣溶解，再补加20毫升水，继续加热至溶解完全清澈透明，冷却至室温后，移入100毫升容量瓶中，加5毫升氯化锶（20％）溶液，用水稀释至刻度，摇匀。分别用4％盐酸，1％氯化锶的钙、镁标准系列，直接比较进行原子吸收光谱测定。

    试样中各元素、氧化物的百分含量按下式计算：

    M=C·A·A×10^-6/G×100％

    式中：M——试样中元素氧化物百分比含量，％

              C——试样溶液中元素氧化物的浓度，微克/毫升

    V——溶液的体积，毫升

              A——试样溶液的稀释倍数

              G——试样重量，克

        2、结果与讨论

    2.1  仪器条件的选择

    ①灵敏度

    在上述条件下测得氧化钙的灵敏度为0.06微克/毫升（1％吸收），浓度为2微克的氧化钙标准溶液通常给出0.15左右的吸光度。测得氧化镁的灵敏度为0.0037微克/毫升（1％吸收），浓度为0.2微克/毫升的标准溶液通常给出0.24左右的吸光度。

    ②线性范围

    标准系列为每毫升含氧化钙0、1、2、4、6、8、10微克，每毫升含氧化镁0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0微克4％盐酸和1％氧化锶的溶液，在上述条件下分别测定其吸光度，其工作曲线如图1。

    由图可看出，氧化钙的工作曲线，其线性范围在1~7微克/毫升；氧化镁的工作曲线线性范围在0.1~0.6微克/毫升。

     ③分析线的选择

    波长4227、2852是钙、镁最强的吸收线，适宜于（0.1~0.7）％CaO、（0.02~0.06）％MgO含量的样品测定，不需分离，具有操作简便，准确快速等特点。对于分析高浓度度的试样，可选择灵敏度低的谱线，以便得到适度的吸光度，改善曲线的线性范围。CaO在20~60微克，MgO在1~20微克范围内选择波长Ca2399、Mg2796的分析线，具有很好的线性关系，测得石灰石和白云石样品中的CaO、MgO的含量见表2。

表2                                       分析结果比较

    由表2看出，原子吸收法测得的结果与化学分析法测得的结果十分相近。

    ④狭缝宽度

    光谱通带直接影响测定灵敏度和标准曲线的线性关系，单色器的光谱通带由公式Δλ=D×S决定。

    式中：Δλ——光谱通带宽度，Å；

          D——分光器的倒数线色散率，Å/ 毫米；

          S——狭缝宽度，毫米

    因为对于仪器本身，D是确定的，Δλ仅由S决定。当吸收线附近有干扰与非吸收光存在时，使用较宽的狭缝会导致灵敏呀明显降低。非吸收线的存在也人使工作曲线发生弯曲。合适的狭缝宽度可用实验方法确定。其方法是，将试液喷入火焰中，调节狭缝宽度，测定不同狭缝的吸收值，当狭缝增宽到遣下程度，其他谱线或非吸收线出现在光谱通带内，吸收值立即开始减少，不引起吸收值减少的最大狭缝宽度，确定为最合适的狭缝宽度。WFD-Y2原子吸收光谱仪，狭缝宽度定为0.1毫米，具有比较灵敏的吸收率。

    2.2  酸的影响

    ①配制每毫升含4微克CaO，0.4微克MgO，4％HCI、HNO₃、HCIO₄、H₂SO₃、H₃PO₄等5种酸的标准溶液，测定CaO、MgO的吸光度，其结果见表3。

    从表3中可以看出，H₃PO₄、H₂SO₃对MgO的影响不明显，对CaO有明显的影响。主要原因是CaO在火焰中与P₂O₅、SO₃形成了难熔的磷酸盐和硫酸盐，空气 — 乙炔火焰达不到其熔点温度，影响了对钙基态原子的形成，降低了原子的吸收信号。HCIO₄、HNO₃是氧化性酸，钙、镁的吸收有正效应。HCI是弱还原性酸，在利于溶液中化合物的稳定，又是实验室的通用酸，选用HCI作为测定溶液的介质最为适宜。

    ②盐酸浓度的影响

    配制每毫升含4微克氧化钙，0.4微克氧化镁，2~12％不同浓度盐酸标准溶液测定其吸光度，结果见图2。

    由图2可看出，盐酸浓度对钙、镁的吸光度的影响，在2~8％的盐酸浓度范围内影响不明显。当浓度>8％时，吸光度明显下降，原因是，溶液中盐酸的浓度高时，喷雾效率下降，使得火焰中原子浓度减少，导致吸收强度下降。在一般测定中，溶液的盐酸浓度保持在4％左右，或将试样和标准溶液中的盐酸浓度匹配一致，可减少误差。

    2.3  共存离子的影响

    配制4％盐酸溶液，每毫升含4微克CaO、0.4微克MgO为标准溶液1，每毫升含标准溶液1相同的元素含量再配入每毫升4微克Fe₂O₃、20微克Na₂O₃、30微克K₂O为混合离子标准溶液2；每毫升含混合离子标准溶液2的相同元素含量，再配入20％Al2O3为混合标准溶液3，每毫升含混合标准溶液3的相同元素含量，再加入1％的氯化锶为混合标准溶液4.分别测定这4种标准溶液的吸光度，其结果见表4。

表4                             共存离子的影响

    从上表可以看出，标准溶液1和混合标准溶液2的吸光度基本一致，显示出共存离子钾、钠、铁对钙、镁的测定没有影响。在混合标准溶液3中，由于20％Al₂O₃的存在，吸光度比标准溶液1、2下降3~4倍，对测定钙、镁显示出了明显的干扰。在混合标准溶液4中加入1％的氯化锶，吸光度和标准溶液1、2基本一致，显示了消除了Al₂O₃对钙、镁的干扰，原因是，在火焰中CaO、MgO与Al₂O₃形成了高晶格能、高熔点的尖晶石化合物（MgO·Al₂O₃）、（3CaO·5 Al₂O₃），空气 — 乙炔火焰达不到他们的熔点温度，影响了这些化合物的解离和基态原子的形成，严重的干扰了钙、镁的测定。在混合标准溶液中加入1％氯化锶，氯化锶和氧化铝形成了稳定的化合物，将钙、镁释放出来而消除了干扰。

    根据资料介绍，同一份溶液中锌、镍、铜、锰、铬、铝等元素的存在不干扰钙、镁的测定，各元素间也存在不干扰钙、镁的测定，各元素间也存在相互干扰（共存元素铝、钛的干扰用入氯化锶来消除），所得结果和化学分析方法完全一致。因此，利用原子吸收法具有简便、快速的显著优点，更适用于陶瓷釉料、颜料的元素组成分析，可解决化学分析法中存在金属元素干扰钙、镁测定的难题。

    2.4  标准样品的分析结果对比

    表5列出了几种原料中CaO、MgO采用不同方法的分析结果。

    由表5可以看出用原子吸收法测得的CaO、MgO的含量比化学分析法更接近于标准结果。由此说明，原子吸收法是一种快速、准确测定原料中CaO、MgO含量的行之有效的方法。

表5                               标准样品测试结果对比

    由表5可以看出用原子吸收法测得的CaO、MgO的含量比化学分析法更接近于标准结果。由此说明，原子吸收法是一种快速、准确测定原料中CaO、MgO含量的行之有效的方法。

信息来源：中国陶瓷信息资源网