植物钙、镁含量的测定

实验报告

学号： 3120100152 日期： 2015.4.10 地点： 农生环B249

课程名称： 农产品检测与农化分析实验 指导老师： 倪吾钟 成绩：__________________

实验名称： 植物钙、镁含量的测定 同组学生姓名： 余慧珍 一、实验目的和要求 二、实验内容和原理 三、实验材料与试剂 四、实验器材与仪器

五、操作方法和实验步骤 六、实验数据记录和处理 七、实验结果与分析 八、讨论、心得

一、 实验目的和要求

装订线掌握硝酸-高氯酸消化法制备方法，及吸收分光光度计法测定与结果分析。

二、 实验内容和原理

植物样品经混酸消解后，导入原子吸收分光光度计，测试液中钙、镁原子化后分别吸收422.7nm和285.7nm共振线，在一定浓度范围内，吸光度（值）与其浓度呈正比关系与标准系列比较定量[1]。

三、 实验器材与仪器

样品：三叶草，取于东七教学楼南侧，研磨过18目筛备用；

试剂：混合酸（浓硫酸：高氯酸=4:1）、50g/L 氯化锶溶液、100 mg/L Ca标准溶液、10mg/L Mg标准溶液；器材：消煮管（100ml）、电子天平、红外线消化炉、100mL容量瓶、50mL容量瓶、原子吸收分光光度计。

四、 操作方法和实验步骤

1. 待测样品制备——HNO3-HClO4消煮法

称样约m=0.40g于 静置于通风柜，瓶口盖一弯 消煮管，加硝100mL颈小漏斗，待棕色烟出现，溶液上部出现大量白色气泡 酸-高氯酸混酸10mL 稍冷滴加少量蒸馏 水，过滤后合并滤 液于50mL容量瓶

消煮至溶液呈均匀淡黄色，且棕色烟几乎消失 同时设置空白对照，除不加待测样品外，其他操作相同 1 / 6

2. Ca、Mg的测定——原子吸收分光光度计法 吸稀释液1.00 mL于50mL容量瓶，加50 g/L氯化锶溶液1 mL 用蒸馏水或去离子水定容后测定钙镁浓度 1cm比色杯在钙镁特定波长处，用空白试验溶液调零 将Ca标液导入火焰原子化器，测得其吸光度，制作标准曲线，后导入待测液测吸光度；Mg重复以上步骤 配置Ca-Mg混合标液分别，浓度分别为0、1、 2、4、6、8、10mg/L和0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6mg/L于50mL容量瓶制得标线 五、 实验数据记录和处理

1. 植物钙含量测定结果

表1-1仪器工作条件记录表

吸收线

Ca

波长(nm)

422.7

电流(mA) 10

(mm) 0.5

高度(nm)

7

(L/min)

4

(L/min) 2.0

空心阴极灯

狭缝宽度

原子化器

空气流量

乙炔气流量

图1 Ca 标准曲线1.20001.00000.8000y = 0.0988xR² = 0.9977Abs0.60000.40000.20000.00000.00002.00004.00006.00008.000010.000012.0000Ca Conc (mg/L) 表1-2 植物钙测定数据记录表

烘干样品 吸光值

质量m(g)

实验组

0.4026

Abs 0.1419

浓度ρ(mg/l)

1.436

ts 25

V(ml) 100

质量分数ω(mg/g)

8.917

溶液氮质量

分取倍数

显色液体积

植株钙

注：Ca含量计算公式：ω= ρ×V×ts/(m×103)；空白对照吸光值为0.0025.

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2. 植物镁含量测定结果

表2-1仪器工作条件记录表

吸收线

Mg

波长(nm)

285.2

电流(mA) 10

(mm) 0.5

高度(nm)

7

(L/min)

4

(L/min) 1.2

空心阴极灯

狭缝宽度

原子化器

空气流量

乙炔气流量

图2 Mg标准曲线1.20001.00000.8000y = 1.6573xR² = 0.9925Abs0.60000.40000.20000.00000.00000.10000.20000.30000.40000.50000.60000.7000MgConc (mg/L) 表2-2 植物镁的测定数据记录表

烘干样品 吸光值

质量m(g)

实验组

0.4026

Abs 0.5975

浓度ρ(mg/l) 0.3605

ts 25

V(ml) 100

质量分数ω(mg/g)

2.239

溶液磷质量

分取倍数

显色液体积

植株镁的

注：Mg含量计算公式： ω= ρ×V×ts/(m×103)；因空白对照组吸光值＜0，因此取0.

六、 实验结果与分析

本组植株钙、镁的质量分数分别为8.917mg/g和2.239mg/g。钙作为植物大分子物质一般不超过10mg/L，镁含量一般为2.5-10mg/L[2]。又据美国《三叶草科学与技术》书中介绍, 三叶草钙含量在10-15%、镁含量约在8-20%。比较得，钙含量在正常范围内，镁含量略高于平均水平。且火焰原子吸收同测钙镁的精密度、准确度、检出限经研究[3]，均符合检测标准，如此可节省消解液，减少酸雾带来的污染，同时也节省了检测时间。实验可能产生的误差原因：

1）操作误差：包括称量误差、添加样品和定容时存在操作步骤上的误差；

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2）杂质干扰：植物样品中铝、硫酸盐、磷酸盐、硅酸盐等对钙镁原子化的化学干扰[2]。 3）消解损失：硝酸-高氯酸湿法消解发烟过程会损失部分待测元素钙镁，且其本身在样品中已属于微量，因此即便是少量的挥发散失也能造成大量影响。

4）空白对照组误差：本次实验中，镁的测定空白浓度为负值，据推测可能为仪器的漂移问题[4]，或者是标线第一个点的溶剂空白值太高，建议更换蒸馏水或者超纯水做空白对照。但不能因为空白对照组过少，出现偶然误差，而排出空白，否则无法排出除样品外，如实验用水、试剂带来的误差。

七、 讨论、心得

问题1. 为什么加入氯化锶？

火焰原子吸收法测定钙镁离子的主要干扰因素：铝、硫酸盐、磷酸盐、硅酸盐等，因其能抑制钙镁的原子化[2]。而氯化锶作为释放剂，在测定Ca时，磷酸根与钙生成难离解化合物而干扰钙的测定，加入氯化锶可以将钙释放出来。在测定Mg时，铝与镁生成铝酸镁难熔晶体，使镁难于原子化而干扰镁测定，加入氯化锶可与铝生成稳定的铝酸锶而将镁释放出来。由此提高钙镁的原子化程度，提升实验准确度[5]。

除了能排除化学干扰之外，氯化锶还能排除电离干扰。可知碱金属Na、K电位低，最易在火焰法中发生电离。而氯化锶（Sr是更易电离的元素）的加入而释放出的大量电子，可有效抑制待测元素基态原子的电离，从而改善测定的结果。 问题2.消煮管气体状态及其颜色变化（混酸作用思考）？

(图3-1 消煮开始5-10min) (图3-1 消煮开始15min后)

消煮时加入的混酸（硝酸：高氯酸=4:1）在加热条件250-300℃下，消化速度快，氧化较为完全，是生物样品在金属元素检测时理想的硝化酸体系[6]。

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本实验中，开始消煮时出现红棕色烟且颜色迅速变深。据推测，该“烟”成分为二氧化氮，其产生原因是硝酸氧化植物样品后变为亚硝酸或者价态的氮氧化物，在加热条件下不稳定而溢出体系。若有更低价态的氮氧化物则可能与空气中氧气反应生成二氧化氮。因此，消煮需在通风柜中进行，在消煮管口加曲颈漏斗而实现冷凝回流的作用，减少钙镁随水汽而散失的可能性。特别地，在消煮时时不时需晃动溶液，这是为了加速二氧化氮气体的溢出。

因此随着消煮进行，氧化程度提高，红棕色烟的颜色更深。之后消煮完毕之后，则红棕色烟褪去。本实验中，有一组同学加入10mL之后由于添加少量水而使得消煮时间延长，红棕色烟出现时间明显晚于其他组。这可能与其组分中硝酸浓度含量下降，在低H+中NO3-氧化能力变弱所致。

高氯酸主要作用是分解植物样品中硅酸盐成分，将其转变为二氧化硅，在过滤操作可除去。

问题3.原子吸收分光光度计工作条件选择[7]？

1. 吸收波长：理论上应选择被测元素的最灵敏吸收线作为吸收波长。实际中，如果因其被测元素浓度很高或者被测物质中含有能吸收其波长的其他元素，则可选择次灵敏吸收线作为吸收波长。

2. 空心阴极灯电流：当选择较小的电流使可使发射的谱线较窄，从而获得较高的灵敏度。但是等电流过小时，放电不稳定，输出的光强度太低。当选择较大的等电流时，可降低光电倍增管的负高压，提高一起的信噪比，增强稳定性。但电流过大也会使灯丝发热增加，产生多普勒效应和压力效应，使谱线变窄。

3. 狭缝宽度：理论上，应尽可能使得狭缝窄，以获得较强的光能。

4. 火焰温度：需根据待测元素选择，若火焰温度偏低，不能使被测元素离解成基态原子，若火焰温度偏高，会使基态原

5. 燃烧器高度：在一定火焰温度下，被测元素基态原子在火焰中的分布是不均匀的，其中存在一个密度最大的区域。选择燃烧器的高度，就是使光源通过火焰区域中基态原子密度最大的区域，使被测元素的基态原子对光线产生最大吸收。

综上所述，在实际工作中，不能孤立地选择某一条件，需要结合具体情况，选择仪器的最佳实验条件，对仪器进行准确地检定。

参 考 文 献

[1] GB/T 23375-2009, 蔬菜及其制品中铜、铁、锌、钙、镁、磷的测定[S].

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[2] 鲍士旦. 土壤农化分析. 中国农业出版社, 1999.

[3] 王新建. 火焰原子吸收法同时测定工作场所中钙镁方法的建立[J]. 医学动物防制, 2013, (5). [4] 邵星炜. 原子吸收分光光度计的噪声,基线故障五步寻查法[J]. 现代仪器, 2000, (3):48-48. [5] 杨慧颖. 火焰原子吸收法测定降水中钾钠钙镁的技术探讨[J]. 城市建设理论研究, 2013, (24). [6] 闵建华, 马国文. 生物样品硝酸—高氯酸消化方式的探讨[J]. 微量元素与健康研究, 1991, (3). [7] 白晓朝. 原子吸收分光光度计检定最佳实验条件选择的探讨[J]. 榆林学院学报, 2003, 13(3):45-46.

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