一、原子吸收光谱法
原理:
原子吸收光谱法是基于从光源辐射出具有待测元素特征谱线的光,通过试样蒸气时被蒸气中待测元素基态原子所吸收,由辐射特征谱线光被减弱的程度来测定试样中待测元素含量的方法。
对于钙和镁,特定波长的光被钙、镁原子吸收后,根据吸光度与浓度的关系,可计算出钙镁的含量。
步骤:
样品前处理:将样品消解,转化为可被仪器测定的溶液状态。常见的消解方法有湿法消解(如使用强酸)、干法灰化等。
仪器调试:调整原子吸收光谱仪的参数,如波长(钙通常为 422.7nm、镁为 285.2nm)、灯电流、狭缝宽度等。
制作标准曲线:配制一系列不同浓度的钙、镁标准溶液,在相同条件下测定其吸光度,绘制标准曲线。
样品测定:将处理后的样品溶液注入原子吸收光谱仪,测定其吸光度,根据标准曲线计算出钙镁的含量。
优点:
灵敏度高,可检测低浓度的钙镁。
选择性好,能有效排除其他元素的干扰。
分析速度较快。
缺点:
仪器价格较高,维护成本也较高。
对样品前处理要求较高,操作相对复杂。
二、EDTA 络合滴定法
原理:
在一定的 pH 条件下,以铬黑 T 等为指示剂,用乙二胺四乙酸二钠(EDTA)标准溶液滴定样品中的钙镁总量。
EDTA 与钙、镁离子形成稳定的络合物,当指示剂颜色发生变化时,表示滴定终点到达。根据消耗的 EDTA 标准溶液的体积,计算出钙镁的含量。
步骤:
样品前处理:如溶解、过滤等,去除杂质。
调节 pH:通常将样品溶液的 pH 调节至 10 左右,以适合钙镁与 EDTA 的络合反应。
滴定:加入指示剂,用 EDTA 标准溶液进行滴定,直至溶液颜色由酒红色变为纯蓝色(钙镁总量测定)。如果要分别测定钙和镁,可以先在碱性条件下用 EDTA 滴定钙,然后加入镁离子释放剂(如三乙醇胺),再在 pH 为 10 的条件下滴定镁。
计算:根据滴定消耗的 EDTA 标准溶液的体积和浓度,计算出钙镁的含量。
优点:
方法成熟,操作相对简单。
成本较低,不需要昂贵的仪器。
缺点:
滴定终点的判断可能存在一定的主观性。
对于复杂样品,可能存在干扰,需要进行适当的掩蔽处理。
三、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)
原理:
样品被引入电感耦合等离子体中,在高温下被激发,发射出特征光谱。通过检测钙、镁元素特定波长的发射强度,根据强度与浓度的关系,确定钙镁的含量。
步骤:
样品前处理:与原子吸收光谱法类似,进行消解等处理。
仪器调试:设置 ICP-OES 的工作参数,如射频功率、观测高度、进样速率等。
制作标准曲线:配制钙镁标准溶液系列,测定其发射强度,绘制标准曲线。
样品测定:将样品溶液引入仪器,测定发射强度,根据标准曲线计算钙镁含量。
优点:
可同时测定多种元素,分析效率高。
线性范围宽,准确性高。
缺点:
仪器价格较高。
对操作人员的技术要求较高。
四、X 射线荧光光谱法
原理:
样品受到 X 射线照射时,会产生特征 X 射线荧光。不同元素的荧光波长和强度不同,通过测量钙、镁元素的荧光强度,可以确定其含量。
步骤:
样品制备:通常将样品制成粉末压片或熔融片。
仪器校准:使用标准样品对 X 射线荧光光谱仪进行校准。
样品测定:将样品放入仪器中进行测量,得到钙镁元素的荧光强度。
数据处理:根据校准曲线和测量的荧光强度,计算出钙镁的含量。
优点:
分析速度快,可进行无损分析。
适合于固体样品的直接分析。
缺点:
对于低含量的元素检测灵敏度相对较低。
仪器价格昂贵,且需要专业的维护。