大学物理化学与仪器分析实验课件-第三章阳极溶出法测定头发中的锌

实验题目：头发中锌含量的测定【摘要】在实验条件的限制和实验方案可行性制约下，本实验采用湿法消解头发，原子吸收光谱法测定头发中锌的含量。

本实验中用浓硝酸和过氧化氢消解头发，再用标准曲线法，用原子吸收光谱法测得样品的吸光度，由标准曲线法求得样品中Zn2+浓度，进而求得头发中Zn含量，该方法操作简单，实验结果准确。

本实验样品取自本小组成员，测定该同学头发中锌含量为208ug/g左右，此结果落在文献数值的正常范围内。

【关键词】头发锌含量原子吸收光谱定量分析【引言】锌是人体必须微量元素之一，目前认为锌对机体的重要性仅次于铁，是机体中200多种酶的组成部分，参与了广泛的生化作用，参与了人体内无数种蛋白质、核酸的合成，对促进生长发育和组织修复，增强免疫力及提高智商等都有重要作用。

正常人体内锌含量为1.4~2.5g，分布于人体各组织器官中，其中头发中锌的含量为125~250ug/g，其含量反映出人体中锌的营养状况。

儿童缺锌会表现出厌食、异食、皮肤粗糙、反复呼吸道感染、生长发育落后、反复性口腔溃疡、长期或反复腹泻、认知能力不良、精神发育迟缓等症状。

【1】1. 头发中锌含量的测定1.1 头发的消解湿法消化，取试样（头发）于表面皿上并用浓硝酸和过氧化氢来消解，于电热板上低温加热溶解。

干法消化，准确称取上述发样于石英柑祸，放入马弗炉内恒温缓缓升温至500度，保温2 一3h，待碳质机物完全被破坏及灰化后，取出稍冷，加入浓硝酸于电热板上低温加热溶解。

湿法消化操作比较危险，消化过程中可能会溶液可能会发生沸腾。

但干法消化操作太耗时，因而本实验采用湿法消化的预处理方法，在操作过程中，在锥形瓶中带上一个短颈漏斗，带上橡胶手套，以及在通风橱内加热等措施来加强安全保障。

1.2. 原子吸收法测定头发中锌含量目前有关文献中锌元素微量测定方法主要有以下几种：（1）.将分光光度法和流动注射技术联用, 建立了一种可用于在线快速检测环境水样中痕量Zn(Ⅱ)的新方法。

头发中锌含量的测定实验报告⽕焰原⼦吸收光谱法测定头发中的锌⼀、⽬的要求1．了解⽕焰原⼦吸收光谱法的原理，掌握仪器的正确操作⽅法。

2．学习⽣化样品的处理⽅法，了解湿法消解、⼲法灰化的优劣。

3．通过头发中锌含量的测定，掌握标准曲线法在实际样品分析中的应⽤。

⼆、实验原理原⼦吸收光谱法是测定多种试样中⾦属元素的常⽤⽅法。

本次实验选⽤⽕焰原⼦吸收光谱法测定头发中的锌。

测定头发中的锌含量，⾸先要处理样品，使其中的⾦属元素以可溶的状态存在。

本实验中的发样⽤湿法处理，即试样在混酸中消解制成溶液。

发样酸解消化后得到的试液⼀定要注意控制酸度。

⾼浓度的⽆机酸（>1 mol/L ）会导致试液的物理性质发⽣变化，影响测定的灵敏度。

本实验选⽤HNO 3/H 2O 2混酸体系消化样品时，为了控制酸度最后溶液蒸⾄剩余1~2 mL （HNO 3易挥发，很容易蒸去⼀部分；H 2O 2在⾼温下会部分分解），假设剩余的2 mL 溶液都是浓硝酸（分析纯的浓硝酸浓度约为16 mol/L ），稀释⾄50 mL 后酸度最⾼为0.64 mol/L ，符合酸度控制的要求。

为了确保实验条件相同扣除背景⼲扰，后⾯配制锌的标准溶液时也要控制酸度，可以在定容前加2滴浓硝酸。

根据原⼦吸收光谱法的原理，在使⽤锐线光源条件下，基态原⼦蒸⽓对共振线的吸收符合朗伯-⽐尔定律：00lgKLN II A ==在试样原⼦化时，⽕焰原⼦温度低于3000 K 时，对⼤多数元素来说，原⼦蒸⽓中基态原⼦的数⽬实际上接近原⼦总数。

在固定的实验条件下，待测元素的原⼦总数与该元素在试样中的浓度成正⽐。

因此，上式可以表⽰为c K A '=这就是原⼦吸收定量分析的依据。

具体测定时，要根据被测⾦属元素浓度的线性范围配置试样溶液。

对于本实验，线性范围是：0 ~ 3 µg/mL 。

根据头发中锌含量的⽂献值⼤约为150 µg/g ~ 600 µg/g ，所以若是取0.1 g 发样，将其稀释⾄50 mL 容量瓶中得到的试样的锌浓度⼤约为1 µg/mL左右，刚好处于线性范围的中间，保证了测定的准确性。

《仪器分析实验》实验36 阳极溶出伏安法测定镉实验目的：了解阳极溶出伏安法的基本原理和操作方法，掌握利用阳极溶出伏安法测定镉的方法，学会操作伏安计及示波器等仪器。

实验原理：阳极溶出伏安法是一种电化学分析方法，它是根据样品在阴阳极上经历一个可逆反应，在恒定电位下，在阳极溶出元素，并伏安电子传递反应所引起的电流变化，从而通过电流电位曲线来确定样品中的目标物质含量。

镉可以通过阳极溶出伏安法测定。

在实验中，用固定速度扫描电位或定电位检波时，阳极反应给阳极带来脉冲电流，其大小和频率都和阳极溶出过程中的金属离子浓度相关，脉冲电流的数量越多，其强度也会逐渐增加。

设阳极反应的化学方程为：Mn+ + ne- →M(s) ，即离子Mn+被还原形成固态M，并在阳极表面沉积。

若电位保持恒定，则阳极上的M原子不断增加，镀层积累并逐渐增厚，此时测得的电流也逐渐增加。

此时电极电位会有所增加，但是其增加程度并不是直接与时间成正比的。

实验步骤：1、准备样品溶液：取少量高纯度的Cd粉，用色谱纯甲苯中加热搅拌溶解，制备成100mg/L的溶液。

2、操作伏安计和示波器：将伏安计上电极一端连接阳极，另一端连接电流计；电流计的金属杆与阳极相连接，将伏安计和电流计连接示波器。

调节伏安计和示波器，通过与阴极相连接的电池，分别检查电极和电流计的稳定性。

3、设置实验条件：将阳极电位设置在1.2V，扫描速度为10mV/s。

控制好电位，开始记录电流电位曲线。

4、进行阳极溶出测定：将阳极置于样品溶液中，并保持固定时间，记录曲线上的脉冲数和脉冲电流的强度，并计算出其溶出的镉离子浓度。

实验结果：实验得到的Cd离子浓度为12.5mg/L。

本实验通过阳极溶出伏安法有效地测定了样品中的Cd离子浓度。

阳极溶出伏安法是一种简单，灵敏，准确的分析方法，在实际分析中广泛应用。

FHZDZHS0016 海水锌的测定阳极溶出伏安法F-HZ-DZ-HS-0016海水—锌的测定—阳极溶出伏安法1 范围本方法适用于盐度大于0.5的河口水和海水中溶解锌的测定。

本方法所测定的只是水样中具有电极反应活性的锌。

检出限：1.2μg/L。

2 原理水样中锌离子在-1.30V恒电压电解，锌离子在悬汞电极上还原生成锌汞齐。

然后，将电极电位均匀地由负向正方向扫描，当电位到达锌汞齐氧化电位时，汞齐中的锌量重新氧化成离子进入溶液。

根据所得到的伏安曲线测定锌含量。

海水、河口水中锌的特征峰电压约为-1.1V。

3 试剂除非另作说明，本方法所用试剂均为分析纯。

3.1 水：去离子水经石英蒸馏器蒸馏或等效纯水。

3.2 汞（Hg），纯度99.999%。

3.3 硝酸（ρ1.42g/mL，优级纯）经亚沸石英蒸馏器纯化。

3.4 硝酸，1+1。

3.5 硝酸，1+99。

3.6 氢氧化铵（ρ0.90g/mL），经等温扩散法提纯。

3.7 锌标准溶液3.7.1 称取0.2000g锌（99.99%）于50mL烧杯中，用6mL硝酸（1+1）溶解后，移入200mL 容量瓶中，用硝酸（1+99）稀释至刻度，摇匀。

此溶液1.00mL含1.00mg锌。

3.7.2 移取5.00mL锌标准溶液（1.00mg/mL）于50mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

此溶液1.00mL含0.100mg锌。

3.7.3 移取0.500mL锌标准溶液（100μg/mL）于50mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

此溶液1.00mL含1.00μg锌。

有效期3天。

4 仪器设备4.1 多功能极谱仪。

4.2 悬汞电极，Ag/AgCl参比电极和铂金丝辅助电极。

注：电解池在水样测定前用提纯过的1mol/L硝酸溶液冲洗1次，再用重蒸馏水冲洗三次，电极系统也同样处理。

4.3 钢瓶，氮气：纯度99.999%。

4.4 pH计。

4.5 亚沸石英蒸馏器。

4.6 普通石英蒸馏器。

4.7 一般实验室常用仪器和设备。

设计实验：人发中锌含量的测定一、实验目的1、了解头发中微量元素锌的大致含量与生物意义。

2、回忆理解不同的产物预处理方法及金属离子的检测手段。

3、火焰原子吸收法测量人发中锌元素的含量。

二、实验原理锌被人称为智慧元素，是人体内重要的微量元素，对脑的发育和功能的成熟起重要作用。

正常人每天吸收的锌量约为10-15毫克，人体内缺乏锌元素常会引起某些疾病，如生长发育缓慢，免疫功能下降，神经功能障碍，并影响基因表达。

但过多地摄入锌会引起恶心、呕吐、腹泻，甚至昏迷状态，这已引起国内外医学界的高度重视。

锌在人头发中的富集是相当明显的，锌的平均量占Cr 、Mn 、Co 、Ni 等19项元素平均量总和的35.61%，元素Zn 在头发中富集比常量元素 Fe 、Mg 等高几倍到十几倍，相对含量较高，也较稳定。

正常的成年人的头发中锌含量在140-250μg/g 之间。

头发样品在分析前需要先进展消解，使得头发中的待测元素与共存组分别离，溶解在溶液中形成透明，均一的液体介质，从而可以采取不同的检测方法进展锌含量的测定。

目前，普遍采用的人发消解方法有干法灰化法、湿法消解法及压力溶样器等消化方法。

原子吸收光谱〔Atomic Absorption Spectroscopy ，AAS)，即原子吸收光谱法，是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量为根底的分析方法，是一种测量特定气态原子对光辐射的吸收的方法。

在光源发射线的半宽度小于吸收线的半宽度〔即锐线光源〕的条件下，基态原子蒸气对共振线的吸收，符合朗伯－比耳定律：00log()I A K LN I '== 上式表示吸光度与蒸气中基态原子数呈线性关系。

在确定的实验条件下，试样中待测元素浓度C 0与蒸气中原子总数〔近似认为是基态原子数N 0〕成正比。

因此，吸光度与试样中待测元素浓度呈线性关系：A Kc =可以采用标准曲线法配置一系列标准溶液，绘制标准曲线，然后测量待测液吸光度，由标准曲线获得其浓度，进而推算固体样品中元素的含量。

仪器分析开放设计性试验报告——原子吸收分光光度法测定毛发中的锌（xxx xxx）摘要：锌是人体不可缺少的微量元素，人体内缺锌会引起嗜眠症和延缓智力发育，头发中锌含量反映了人体健康状况。

本实验采用原子吸收分光光度法测定头发中锌的含量，头发样品经过用消化法处理成溶液后，直接将消解液喷入空气-乙炔火焰中进行锌离子的测定。

本实验采用原子吸收分光光度法测定头发中锌的含量，头发样品经过用消化法处理成溶液后，直接将消解液喷入空气-乙炔火焰中进行锌离子的测定。

结果表明，火焰原子吸收光谱法操作简单，实验结果准确。

关键词：火焰原子吸收光谱法；头发；锌离子；定量分析1.引言微量元素的多少可以反映人体的健康状况，人发中的金属元素含量与人群的遗传和生活条件因素有关。

正常人体内锌含量为1.4-2.5g，分布于人体各组织器官中，其中头发中锌的含量为125-250 ug/g。

锌是人体必需的微量元素，在人体内具有重要功能，对机体生长发育、创伤愈合、免疫预防具有重要的作用[1]。

缺锌可使人体生理功能异常，导致生长发育缓[2]。

目前，人发已作为一种理想的活体组织检查材料，其中的锌含量标志着人体微量元素锌含量是否正常。

因此，分析人发中锌含量具有一定意义。

测定人发中锌的含量可采用火焰原子吸光光谱法、高效液相色谱法、电感耦合等离子体质谱法、极谱法等。

通过查询文献比较，发现原子火焰吸光光谱法与本实验的目的对应性强，高效快捷准确。

当条件一定时，原子吸收分光光度法的定量依据是：A=KLc人或动物的毛发，用湿消化法处理成溶液后，溶液对213.99 nm波长光（Zn 元素的特征谱线）的吸光度与毛发中Zn的含量呈线性关系，故可直接用标准曲线法测定毛发中的Zn的含量[3]。

2. 实验部分2. 1 仪器与试剂2.1.1 主要仪器TAS-986原子吸收分光光度计，乙炔钢瓶、无油空压缩机或空气钢瓶，聚乙烯试剂瓶（500 mL），烘箱，可调温电加热板（湿灰化法），烧杯（250 mL），容量瓶（50 mL，500 mL），吸量管（5 mL），锥形瓶3个（100 mL），漏斗3个。

火焰原子吸收法测定头发中锌含量一、实验目的1、学会用火焰原子吸收法测定头发中锌的含量2、进一步熟悉仪器操作二、实验原理原子吸收光谱法基于从光源发出的被测元素特征辐射通过样品蒸汽时被待测元素基态原子吸收，由辐射的减弱程度求的样品中被测元素含量。

在光源发射线的半宽度小于吸收线的半宽度（锐线光源）的条件下，光源的发射线通过一定厚度的原子蒸汽，并被基态原子所吸收，吸光度与原子蒸汽中待测元素的基态原子数的关系遵循郎伯-比尔定律：A=lg(I0/I)=K’N0L (3-1)式中，I0和I分别为入射光和透射光的强度；N0为单位体积基态原子数；L为光程长度；K’为与实验条件有关的常数。

式（3-1）表示吸光度与蒸汽中基态原子数呈线性关系。

常用的火焰温度低于3000K，火焰中基态原子占绝大多数，因此可以用基态原子数N0代表吸收辐射的原子总数。

实际工作中，要求测定的是试样中待测元素的浓度c0，在确定的实验条件下，试样中待测元素浓度与蒸汽中原子总数有确定的关系：N=αc （3-2）式中α为比例常数。

将式（3-2）带入（3-1）得A=KcL （3-3）这就是原子吸收光谱法的基本公式。

它表示在确定实验条件下，吸光度与试样中待测元素浓度呈线性关系。

标准加入法是分别在数份相同提及的样品液中加入不等量的标准液，期中一份样品中加入的标准液为零。

分别测量其吸光度，在坐标纸上以加入的标准液浓度为横轴，对应吸光度为纵轴绘制曲线，用外推法就可得到样品浓度。

一般适用于组分较为复杂的未知样品，能消除一些基本成分对测定的干扰，但要大致估计未知成分的量，加入的标准液要和样品液浓度相接近。

三、实验步骤1、样品预处理。

收集一定量头发，用洗洁精浸泡半小时，搅拌洗涤。

先用自来水冲洗，再用去离子水冲洗3~5遍。

放入烘箱，于90℃干燥2h。

用剪刀将其剪成2~3cm的小段。

准确称取0.1000g样品于小烧杯中，加入4mLHNO3，于加热板上加热消化，全部溶解后先加入2mL左右H2O2，加热过程中若不够再加，直至溶液在加热过程中不再变黄为止。

课程名称：仪器分析实验实验项目：头发中锌含量的测定【实验目的】1．进一步熟悉和掌握原子吸收分光光度法进行定量分析的方法；2．学习和掌握样品的湿消化技术；3．进一步熟悉和掌握原子吸收分光光度计的使用方法。

【关键词】原子吸收头发锌含量【摘要】Zn是生物体必需的微量元素。

Zn广泛分布于有机体的所有组织中，有着重要的生理功能，它是多种与生命活动密切相关的酶的重要成分。

对于人和动物，缺Zn会阻碍蛋白质的氧化及影响生长素的形成，表现为食欲不振、生长受阻，严重时会影响繁殖机能；因此Zn的测定不仅是土壤肥力和植物营养的常测项目，也是人和动物营养诊断的常规项目。

从毛发中Zn可以判断Zn营养的正常与否，因此，测定毛发中Zn含量为医院常用的诊断手段。

当条件一定时，原子吸收分光光度法的定量依据是：A=KLc实验利用湿法处理头发样品，配成溶液，在波长213.9nm波长光的吸光度与毛发中Zn含量成线性关系，用标准曲线法测定头发中Zn的含量。

【引言】锌元素常用的测定方法有：催化极谱法、原子发射光谱法、配位滴定法、原子吸收光谱法、X射线荧光光谱法、极谱法等。

本实验选用原子吸收法，具有以下特点：灵敏度高、选择性好、准确度高、分析速度快、用量少、成本低、测定范围广等优点。

原子吸收光谱法的原理是：根据原子结构理论，当基态原子吸收了一定辐射能之后，基态原子被激发跃迁到不同的较高能态，产生不同的原子吸收线。

不同的元素由于原子结构不同，对辐射吸收都是有选择性的，不同元素有不同的共振吸收线。

因此，原子吸收光谱分析法是基于元素的基态原子蒸汽对同种元素的原子特征谱线的共振作用来进行定量分析的方法。

【实验试剂与仪器】（1）仪器原子吸收分光光度计（TAS-986）；乙炔钢瓶；空气压缩机；锌空心阴极灯；250ml 容量瓶 1只；50ml容量瓶 7只；1ml移液管 1支；25ml移液管 1支；小烧杯；大烧杯；洗耳球；胶头滴管；锥形瓶；称量瓶；（2）试剂氧化锌（分析纯）；浓盐酸；浓硝酸；高氯酸；【实验步骤】（1）样品的采集和处理用不锈钢剪刀取1-2g枕部距发根1-3㎝处的发样，剪碎至1㎝左右，于烧杯中用洗涤剂浸泡2min，然后用自来水冲洗至无泡，最后用去离子水冲洗干净，晾干，至烘箱中于80℃干燥至恒重；准确称量0.1g发样与锥形瓶中，套上漏斗，加入2ml浓硝酸，然后把锥形瓶置于电热板上，边加热边加入高氯酸进行消化，待没有气泡时停止加入高氯酸，继续加热消化，知道溶液变成无色澄清未知；取下锥形瓶，冷却至室温，冷却后转移到50ml容量瓶中，用水少量多次洗涤锥形瓶和漏斗，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，备用。