| 标题 | 钙离子的检测及应用 |
| 范文 | 李艳红 摘 要：水中钙离子的含量可以说是降水、地下水还有锅炉用的软化水等常规检测项目之一。水中钙离子的检测方法主要有滴定分析法以及原子光度法等，往往需要将检测的水样取到实验室分析，并且需要有着专业技术水平的工作人员才可以胜任。本文简要介绍钙离子检测及应用过程当中最为常见的化学分析法以及仪器分析法。 关键词：钙离子；检测；化学分析法；仪器分析法；分光光度法 水作为一种良好溶剂，可以溶解多种液态、固态以及气态物质，在循环的过程当中，同大气、岩石以及等土壤物质不断的接触，一些物质溶入到水中，特别是部分无机盐进入水之后以离子态形态存在。水中钙离子的含量是反映水体质量好坏一个关键的指标，这是因为钙离子含量水平会影响水体使用的性能。因此水中钙离子的检测有着重要的应用价值[1]。因为水体当中的钙离子明确，所以不需要定性分析，而只需要做好定量分析检测，根据钙离子性质以及定性分析的方式，可以将水中钙离子的检测应用技术分成化学分析法以及仪器分析法。 1 化学分析法及其应用 化学分析法主要是将化学反应作为基础，借助于分析物同反应试剂之间的化学反应，来产生有着特殊性质的那些化合物，进一步确定水中被分析物存在与否及其组成、含量以及性质。水中钙离子检测应用方面的化学分析法主要有重量分析法以及滴定分析法两种。 （1）重量分析法 重量分析法是把水里的钙离子转化成为一定称量形式，之后通过称量方法来计算水中钙离子的含量。这一方法应用最为广泛的是沉淀重量法，其具体的步骤如下。首先在试液当中添加沉淀剂，将钙离子以难溶化合物的形式沉淀，然后过滤沉淀物从而实现分离，经过烘干或者是灼烧等方面的处理，使其转化成为组成明确的物质，并且通过称量来计算出其中钙离子含量。这一方法主要用于常量分析，同时精确度也比较高，相对误差通常在0.1%～0.3%之间，并且不需要使用价钱高昂的分析仪器，不过缺点在于操作过程比较繁琐，因而不适合用来测定微量组分。 （2）滴定分析法 滴定分析法是将浓度已知的那些试剂溶液同被分析物组分定量反应之后，根据反应结束之后消耗溶液浓度以及用量，来计算被分析物具体含量。根据滴定分析法的反应条件不同能够分成四种类型，也就是酸碱滴定法、配位滴定法、沉淀滴定法以及氧化滴定法[2]。不过在检测水中钙离子方面，使用比较广泛的是配位滴定法。应用配位滴定的过程当中，往往使用一种可以同金属离子反应并生成配合物的显色剂从而指示滴定时金属离子的变化情况，配位滴定法则利用金属指示剂作为判断滴定结果的标准。水中钙离子配位的滴定主要通过钙离子EDTA来生成络合物，同时使用针对性的指示剂判定终点。金属指示剂作为有机配位体，同被测钙离子反应生成有色配合物。 2 仪器分析法及其应用 仪器分析法主要分析水样当中的被分析物在光、电、热以及声等方面的物理性质，使用成套的物理仪器作为检测的手段，分析水样当中化学成分的含量。仪器分析有着灵敏度高、误差小以及试样用量比较小等方面的优点，缺点在于一些分析仪器的价格比较昂贵。常用仪器分析法有分光光度法、原子光谱法以及电化学分析法等。 （1）分光光度法 分光光度法是一种基于物质对于光的选择性而发展起来的分析方法，不同物质吸收光的波长是不同的，并且吸收量同该物质存在着定量的关系，通常情况下都同朗伯-比尔定律符合，因此测出浓度不同物质吸光度之后，通过绘制标准曲线，就能够测出液体吸光度，并且通过对照标准曲线，可以得出待测液体当中被测物质含量。钙离子作为无色离子，需要选用显色剂同钙离子反应从而生成有着特殊性质的那些可溶物质，并且这一物质在特定的波长下需要有相应的吸光度，吸光度大小同钙离子浓度要存在线性关系，所以通过朗伯-比尔定律能够计算出钙离子浓度。例如使用8-羟基喹啉、MTB络合剂以及无水乙醇等制成MTB溶液能够在碱性环境条件下同钙离子形成络合物，使用TRIS作为缓冲剂，使得络合物在600nm的条件下出现最大的吸收峰，并且满足朗伯-比尔定律，相关实验的结果表明显色之后为10分比色，同时在40分内维持稳定。此外钙离子可以同碱土金属反应，因此通过混合金属酞显色剂，使用碱性溶液反应，可以生成紫红色的络合物，再通过8-羟基喹啉来掩蔽镁离子，能够准确测定水中的钙离子含量。这一方法适合进行常规测定，有着操作简便以及重复性好的特点，显色体系30分之内能够保持稳定，因此适合实验室的测定。除此之外，使用酸性铬蓝K作为显色剂，在pH=10～11的缓冲溶液当中，络合物最大的吸收波长方面：钙离子是485nm，镁离子则是508nm，钙离子的含量为0～50mol/L，同时镁离子的含量为0～60mol/L，结果同朗伯-比尔定律相符。该方法有着操作简单以及干扰少的优点，准确度高并且重现性高，同时样品的回收率也比较高，相对误差比较小。有研究人员通过使用三元胶束分光法来检测水中的钙离子含量，发现使用三元胶束的络合体检测有着试剂的空白度低以及方法灵敏度高的优点，值得在水中钙离子检测过程中进一步推广应用。还有学者在pH=9的三乙胺介质当中，使用偶氮胂Ⅰ作为显色剂，8-羟基喹啉作为掩蔽剂，使用分光光度法来测定钙离子的含量，结果表明显色络合体系的最大吸收波长是560nm，线性范围则是0～590mol/L。这一方法的试剂比较稳定，并且配制非常简单，有着灵敏度高、操作快速、准确度好以及回收率高等方面的优点。 （2）原子光谱法 原子吸收光谱主要是基于原子对于特征波长光吸收的原理，来测定试样当中待测元素的含量。原子吸收光谱法的特点主要体现在以下方面：灵敏度高并且检测限低，选择性好同时准确度高；操作简便，因而分析的速度比较快，有利于广泛应用。不过这一技术也存在不足之处，那就是在分析不同元素的时候，需要使用这一元素材料所制作的光源灯，从而导致检测费用的上升，也就制约该检测技术的进一步普及应用。在原子发射光谱法方面，原子发射光谱基于化合物原子受到外界能量刺激，获得能量可以导致外层电子实现低能级基态到高能级的跃迁，激发态原子性质往往不够稳定，因此往往迅速回到基态，并且在回到基态的时候以光这一形式来释放出能量。原子发射光谱也就是通过利用原子从激发态转化为基态的过程当中发射光的性质来对进行定性以及定量的分析。这一方法能够用来测定水中钙离子的含量，并且分析的灵敏度非常高，准确度也比较理想。不过该方法同样存在着操作麻烦以及仪器价格昂贵的问题。 （3）电化学分析法 电化学分析是利用电化学原理以及试验技术而建立的分析方法的统称。这一检测方法是用待测样的溶液以及两支电极来组成电化学电池，并且利用试样溶液化学组成以及浓度随着电学参数而改变的特点，测量电池的特性或者是参数发生的具体改变，来确定试样化学成分的组成及其浓度。研究人员利用18-冠-6醚同钠、钾、钙以及镁离子的络合常数存在区别这一特点，等速电泳分离之前往导电解质的溶液当中加入一定的18-冠-6醚，从而改变钙离子的浓度，实现上述离子的同时分离以及检测。还有学者使用高效毛细管区的带电泳法来测定水中的钠、钾、钙、镁、锂以及钡离子，结果发现使用毛细管区的带电泳法来测定水中的碱金属以及钙离子有着快速、灵敏度高以及成本低等方面的优点，并且测定结果同原子光谱法并没有明显区别。 综上所述，钙是人体含量最为丰富的一种矿物质，参与到人体的血液凝固过程，可以维持神经以及肌肉兴奋，并激活多种酶的合成从而调节人体内分泌，提高人体的免疫功能。而人体中钙的吸收绝大多数都需要通过水溶液当中的离子形态来完成，所以测定水体当中钙离子浓度有着非常重要的现实意义。 参考文献： [1]陈宁生.水中钙的负催化分光光度测定法[J].环境与健康杂志，2014，21（5）335-336. [2]焦琳娟，郭锦荣.分光光度法同时测定海带中钙镁的含量[J].韶关学院学报（自然科学版），2014，27（12）：170-172. |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。