下列有關焰火原子發射光譜法測定之敘述，何者正確？

本題觀念：

本題主要測驗 焰火原子發射光譜法 (Flame Atomic Emission Spectroscopy, FAES) 中的 干擾因素 (Interferences) 及其排除方法。主要涉及化學干擾、物理干擾、光譜干擾與游離干擾的機制與應對。

選項分析

• A. 金屬原子易與硝酸根、氯離子等形成不揮發性鹽類造成放射光強度降低

  • 錯誤。
  • 在原子光譜法中，磷酸根 (Phosphate) 與 硫酸根 (Sulfate) 才是最常見造成化學干擾的陰離子，因為它們容易與金屬（如鈣、鎂）形成難揮發性 (Non-volatile) 或耐熱性 (Refractory) 的鹽類，阻礙原子化，導致放射光強度降低。
  • 相反地，硝酸鹽 (Nitrates) 和 氯化物 (Chlorides) 通常較易揮發且易解離，因此在前處理時，常會將檢品轉為硝酸鹽或氯化物形式以減少干擾。

• B. 檢品溶液黏度增加時將導致放射光強度減小

  • 正確。
  • 這是典型的 物理干擾 (Physical Interference)。
  • 檢品溶液的黏度 (Viscosity) 會直接影響霧化器 (Nebulizer) 的抽吸速率 (Aspiration rate) 和霧化效率。
  • 黏度增加會導致單位時間內進入火焰的檢品量減少，且產生的霧滴顆粒較大、難以原子化，最終導致原子發射訊號（放射光強度）降低。

• C. 檢品中其他激態元素會對放射光造成嚴重之吸收

  • 錯誤。
  • 這段敘述混淆了發射與吸收的機制。
  • 激態 (Excited state) 原子主要的行為是發射 (Emit) 輻射回到基態，而非吸收。
  • 會對放射光造成吸收的，通常是處於 基態 (Ground state) 的同種原子，這稱為 自吸收 (Self-absorption) 現象，常發生在高濃度時。
  • 若指不同元素間的干擾，通常是指 光譜干擾 (Spectral Interference)，即其他元素的發射光譜線波長與待測物重疊，而非「激態元素吸收放射光」。

• D. 檢品溶液可加入氯化鑭以增加分析原子的游離

  • 錯誤。
  • 氯化鑭 (Lanthanum chloride) 在原子光譜法中主要作為 釋放劑 (Releasing agent)。它能與檢品中的干擾陰離子（如磷酸根）優先結合，釋放出待測金屬原子（如鈣），從而避免化學干擾，而非用來增加游離。
  • 關於「游離」：在火焰光譜中，我們通常希望待測物保持在中性原子狀態以進行測定。過度的游離 (Ionization) 會減少中性原子數目，導致訊號降低。若要控制游離干擾，會加入 游離緩衝劑 (Ionization buffer)（如鉀 K、銫 Cs 等游離能較低的元素）來抑制 (Suppress) 待測物的游離，而非增加它。

答案解析

正確答案為 (B)。 檢品溶液的物理性質（如黏度、表面張力）會改變霧化效率與傳輸速率。黏度越高，吸入火焰的樣品量越少，導致發射強度下降。

核心知識點

考生應掌握以下 原子光譜干擾與排除 的重點：

1. 化學干擾 (Chemical Interference)：

   • 成因：形成難揮發鹽類（如 PO₄³⁻, SO₄²⁻ 影響 Ca, Mg）。
   • 解法：加入 釋放劑 (Releasing agent)（如 La, Sr）或 保護劑 (Protecting agent)（如 EDTA）。
   • 注意：NO₃⁻ 和 Cl⁻ 通常是首選的陰離子基質。

2. 物理干擾 (Physical Interference)：

   • 成因：黏度、密度、表面張力差異影響霧化。
   • 解法：標準添加法 (Standard addition method)、基質匹配 (Matrix matching)。

3. 游離干擾 (Ionization Interference)：

   • 成因：高溫導致原子游離成離子 (M → M⁺ + e⁻)，減少中性原子數。
   • 解法：加入 游離抑制劑/緩衝劑 (Ionization suppressor)（高游離傾向元素，如 K, Cs, Rb）。

4. 光譜干擾 (Spectral Interference)：

   • 成因：譜線重疊。
   • 解法：更換波長、提高狹縫解析度。

參考資料

1. Quantitative Chemical Analysis, Harris. Chapter on Atomic Spectroscopy (Interferences).
2. Skoog and West's Fundamentals of Analytical Chemistry. Chapter on Atomic Emission Spectrometry.
3. Jove - Atomic Emission Spectroscopy: Interferences
4. LibreTexts - Chemical Interferences in Atomic Spectroscopy