石墨炉原子吸收光谱分析中化学改进技术的进展

2022-09-20

所谓的化学改进技术就是在是试样中放入某种类型的化学试剂, 然后与基体和分析物发生作用从而形成新型的原子化的变化过程, 是一种可以排除由于基体组中分对分析物对结果造成误差的技术。化学改进技术的本质是在线达到基体组分和分析物的分离效果, 同时区分出分时原子化和分析信号, 从而可以很好的排除干扰因素、大大增加测定的灵敏度, 也是检出限得到一定程度的降低, 能够更加完善的在石墨炉电热原子吸收光谱分析中使用, 是当前可以稳定温度石墨炉技术中非常重要的一部分。

化学改进技术的重要流程就是科学使用化学改进剂, 可以按照希望的目标进行原子化器内反应过程。在早期, 化学改进剂是以基体改进剂形式出现的, 当时是一位国外的化学家使用了硝酸铵作为一种基体改进剂, 防止氯化钠对铜和锡测定时产生的不良影响, 反应过程是:

一、常用化学改进剂

只有正确、科学的对化学改进剂的使用才能很好的完成化学改进技术。由IUPAC给出的建议我们认识到, 化学改进剂的作用是为了达到一定的效果而在原子化器内加入相应的试剂。改变原子化器内反应的方式包括, (1) 使基体变成一种容易挥发的状态存在, 这样可以在热解时将其轻松的除去, 及时没有彻底的清除掉, 剩余的化学改进剂也不会影响化学反应和光谱。 (2) 可以使分析物发生形态变化, 变的更加稳定、不易挥发, 防止分析物在没有进行原子化之前的挥发和干燥现象。 (3) 将试样中分析物的多种存在形式变成一种形态, 方便进行校正和增加灵敏性。同时所使用的改进剂要保证具有很低的空白值, 没有毒性、不对原子化器造成破坏作用。当然可以达到上述各项要求的化学物品有很多, 所以在此方面还有非常大的研究空间。

1.1铂族金属化学改进剂

铂族金属可以和很多种金属或者半金属形成固溶体, 他们都是非常强的催化剂, 可以和元素态的金属发生反应, 并且没有任何的碳化物生成, 与石墨生成一种稳定性极强的夹层化合物。由于铂族元素本身所具有的这种特性, 使它可以成为很重要的化学改进剂。钯是其中被使用最多的一种, 在净化时非常容易挥发掉, 但不适合做持久性的化学改进剂。铂族金属不仅能单独作为化学改进剂还可以同其他金属相结合形成符合化学改进剂。

1.2其他金属化学改进剂

除铂族金属外, 其他金属像镁、铝等尤其是部分过渡金属也可以被很好的用作化学改进剂使用。

用Ca (NO3) 作为化学改进剂, 大大提高了Be的灰化温度。使用悬浮液进样探针原子化法, 当温度达到2600度时开始进行地质样品中铍的测定工作, 可以将一般的石墨管管壁原子化法的灵敏度也提高很多倍, 那些热解涂层石墨管探针原子化法的灵敏度也比一般的探针高出很多倍, 甚至达到普通石墨管管壁原子化的12倍之多。经过研究很多国家的标准物质中痕量Be, 测定值和推荐值具有一致性。使用水标准液生成的曲线斜率同实际样品进行悬浮进样标准加入法得出的曲线斜率完全相符, 因此可以用水标准液形成校准曲线。

二、化学改进剂的作用机理

由化学改进剂在反应中的作用将其进行总结归纳: (1) 让基体变为容易挥发的化合物形态; (2) 使基体形成比较稳定的化合物; (3) 形成一定数量的化学键、固溶体等来达到稳定分析物的目的, 使分析物更加不易挥发, 减少了在热解时造成的挥发现象; (4) 加强分析元素的挥发性; (5) 防止分析物发生变化成为难溶解的化合物, 避免记忆效应; (6) 将不同形态的分析物全部变成一种形态, 经过相同的过程可以实现原子化, 方便进行校正; (7) 形成有利的环境状态, 加快氧化物的还原速度。

在原子化器中, 存在分析物、基体、化学改进剂和石墨, 他们之间有非常复杂的反应关系, 同时也受到化学改进剂状态和条件的影响, 如果出现分析物的含量过低时, 通过离线检验得出的结果是不能真实反映原子器内的实际状况的, 尤其时在进行多种反应时, 要想科学、准确的得出化学改进剂在原子化器中的变化情况非常困难, 所以就造成当前化学改进剂理论研究达不到应用研究的状况。虽然当前在大量的使用化学改进剂, 但是很多时候对其机理并没有正确的认识, 导致当前不能对具体体系预测出需要使用的化学改进剂种类, 因为要想选择最佳的化学改进剂是必须通过实验进行的。

三、结语

目前, 化学改进剂在电热原子吸收光谱中的应用越来越多, 在稳温平台石墨技术中不可缺少的一部分。可是当前仍然存在很多问题有待解决。文中讲到, 化学改进试剂的理论研究跟实际应用差距还很大。我国不断创新的分析技术, 在不远的将来必然能够发明出灵敏度非常高的分析仪器和技术, 促进化学改进剂的机理研究工作更上一层楼。详细深入的机理研究有利于很好的做出预测和选择最佳的化学改进剂。化学改进剂的大量应用, 也形成很多经验资料, 认真、深入的对这些资料进行研究可以发现, 每种化学改进剂所适用的条件、情景和研究对象类型, 为以后的使用节省大量时间, 提供了大量的指导意见, 对相关工作人员工作质量和效率的增加有大帮助作用。

摘要：化学改进技术是用于化学处理的高水平技术, 它不仅很好的借鉴了以前在进行化学处理时干扰因素的除去方法、形成较高灵敏度的测定过程, 又对其做出很大的完善, 使之能够更加节省时间和资金、减少污染和相关损失, 在电热原子吸收光谱中大量的使用。本文通过对化学改进技术的发展历程进行分析研究, 详细说明了近些年来我国在石墨炉原子吸收光谱分析中化学改进技术的完善和发展, 其中包括了对金属化学改进剂、有机物化学改进剂等作用机理的介绍。最后, 对化学改进技术今后的发展方向做出规划。

关键词：石墨炉电热原子吸收光谱,基体改进剂,化学改进剂,复合化学改进剂