ICPAES法测定钴Ⅲ亚氨基二乙酸配合物中的K和Co

一、     基本原理

ICP-AES全谱直读光谱仪可以进行各类样品中多种微量元素的同时测定，尤其是对水溶液中多种微量元素的测定它是一种极有竞争力的分析方法。本实验采用的是美国Thermo Jarrell Ash 公司的IRIS Advantage 全谱直读光谱仪。该仪器采用CID固体成像器件作为检测器。CID检测器兼有相板和光电倍增管的双重优点，它具有262,144个感光单元，并且每个感光单元都可以单独地接收光信号。它可以检测165-800nm波长范围内的所有谱线，这些谱线被同时采集、测量和储存。当样品经雾化器雾化并由载气带入等离子体光源中的分析通道时就会被蒸发、原子化、激发、电离并产生辐射跃迁。激发态原子或离子发出的特征辐射经过分光后照射到CID的不同感光单元上，在这些感光单元中就会产生电荷积累，电荷积累的快慢与谱线的发射强度成正比。如果分析物在蒸发时没有发生化学反应，并且等离子体光源中谱线的自吸收效应亦可忽略时，谱线强度就与分析物浓度之间存在着简单的线性关系，由此即可测出样品中分析物的含量。这种方法简便、快速、准确。

二、     仪器操作参数及试剂

IRIS Advantage 全谱直读光谱仪（高频功率1150W；冷却气流量15L/min；辅助气流量0.5L/min；载气压力24psi）；蠕动泵（转速100转/min；溶液提升量1.85ml/min）；Compiq计算机（17″显示器，hp彩色喷墨打印机）；十万分之一电子天平一台；20μg/ml K、Co的1.2mol/L HCl标准溶液；二次蒸馏水；50或100ml烧杯1个；100ml容量瓶1个。

三、     配制溶液

在十万分之一的电子天平上准确称取紫色样品10.4mg，棕色样品10.1mg，将其分别置于100ml烧杯中加高纯水进行溶解，然后分别转移至100ml容量瓶中，定容后摇匀，放入准备室待测定。

四、     实验步骤

1．打开电源开关（通常仪器一直都处在通电状态，以使光室温度保持在华氏90±0.5度。此时为关机状态）。

2．打开显示器、计算机和打印机。

3．运行ThormoSPEC软件，建立分析方法。

4．去掉炬管室和高频发生器顶部排风口处的盖子，打开排风。

5．打开氩气钢瓶调节分压表压力为0.5Mpa。

6．打开TECooler开关（可听到风机和水泵声）。

7．打开监视温度，当CID<-35℃ FPA>5℃时，进行硬复位。

8．将进样管放入溶液中，装好泵管夹。

9．设置驱气时间为150秒，点火。然后调节泵管夹位置使吸管刚好不进液为最佳。等离子体点燃后应立即检查出液管是否出液，如不出夜调节泵夹使废液流出。

10．用高标溶液对谱峰。

11．等离子体点燃半小时后可进行分析。一般先做标样，用二次蒸馏水作低标20μg/ml 的K、Co标准溶液作高标。然后做未知样。在整个操作过程中应经常观察雾室是否积水。如有存水可通过吸管间断地放入一些空气来排除。

12．确认所有分析工作完成后，用二次水冲洗5分钟，熄灭等离子体。然后将吸管从溶液中取出放入空烧杯中（此时为待机状态）。

13．点击点火快捷键中的SHUTDOWN按钮。

14．关闭TECooler开关。

15．等CID温度升至室温后关闭氩气。

16．关闭排风，盖好炬管室和高频发生器顶部排风口。

17．进行分析结果的后处理。

18．关闭打印机、计算机和显示器。

五、     数据处理

根据计算机给出的结果计算出钴^Ⅲ亚氨基二乙酸配合物中K和Co的百分含量。

表1.原始数据整理及计算表

1.计算过程：

    紫色样品的Co测定含量为35.16ppm=35.16μg/ml，故配置的100ml容量瓶中总的Co含量为35.16μg/ml×50ml=1758μg，即称量的样品中Co含量为1758μg，所以样品中Co的百分含量为1758μg/10.4mg=16.90%，其它计算同理。

2.理论含量：

    根据钴Ⅲ亚氨基二乙酸配合物分子式K[Co(OOCCH₂HNCH₂COO)₂]推算Co和K的含量，配合物分子量为360，K为39，Co为59。故Co百分含量理论值=59/360=16.39%，K百分含量理论值=39/360=10.83%

3.问题分析：

    紫色样品Co的实际含量比理论值稍大，推测原因为制得产物含有少量杂质，提高了Co含量；紫色样品K实际含量低于理论值，说明样品中不完全是K[Co(IDA)₂]型配合物，可能有其他阳离子混入，降低了K含量。

棕色样品中，Co的实际含量比理论值大很多，而K含量与理论值吻合，说明样品掺入了Co含量较大的杂质，可能是其他形式的Co配合物。

这些杂质的产生可能是由于制备过程中反应条件控制不稳定，温度忽高忽低导致配合物结晶不理想，也可能是过滤步骤带入杂质，改变了Co和K的含量。

六、     思考题

1．ICP-AES的分析对象是什么？

分析对象是待测物溶液被载气带入等离子光源中经蒸发、原子化、激发、电离并产生辐射跃迁后发出的特殊波段辐射，简单的说就是检测被测物的激发态原子放出的光波。

2．ICP-AES分析方法的优点是什么？

1）检测速度快，检出元素种类多。可快速地同时进行多元素分析，周期表中多达73种元素皆可测定； 

2）灵敏度高，检出限低。可检出ng/ml级含量；

3）选择性好，由于光谱的特征性强，所以对于一些化学性质极相似的元素的分析具有特别重要的意义。如铌和钽、铣和铪、十几种稀土元素的分析用其他方法都很困难，而对AES来说是毫无困难；

4）准确度高，标准曲线的线性范围宽，可达4～6个数量级。可同时测定高、中、低含量的不同元素；

5）具有良好的精密度和重复性；

6）样品消耗少，适于整批样品的多组分测定，尤其是定性分析更显示出独特的优势。

7）基体效应小，能够进行定性及定量分析，能实现一次进样多元素同时分析，分析软件及数据处理系统便于操作，功能强大。

3．IRIS Advantage 全谱直读光谱仪的先进之处是什么？

最大的先进之处就是能同时测定样品中所有元素的谱线，快速而准确。