紫外吸收光譜測定蒽醌含量和摩爾吸收系數(shù)方法的改進(jìn)

霍建中 穆建帥 段旭川

[摘 要] 通過對紫外吸收光譜測定蒽醌含量和摩爾吸收系數(shù)方法的改進(jìn)，使原來的有毒實(shí)驗(yàn)成為無毒實(shí)驗(yàn)，確定了一種可用于該實(shí)驗(yàn)新的綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)不僅減少了環(huán)境污染，激發(fā)了大學(xué)生對分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣和愛好，還降低了實(shí)驗(yàn)成本和學(xué)生實(shí)驗(yàn)的風(fēng)險，實(shí)驗(yàn)環(huán)保、綠色。改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)所測到的數(shù)據(jù)，無論精確度、重現(xiàn)性還是回收率都達(dá)到實(shí)驗(yàn)所允許的理論要求，結(jié)果令人滿意。

[關(guān)鍵詞] 蒽醌;乙醇;教學(xué)改革;綠色化學(xué)

[基金項(xiàng)目] 天津師范大學(xué)教改項(xiàng)目“基于‘微課+對分課堂的教學(xué)模式在《分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)2-2》中的探究”（JGYB01219052）

[作者簡介] 霍建中（1963—），男，天津人，本科，天津師范大學(xué)高級實(shí)驗(yàn)師（通信作者），主要從事分析化學(xué)研究。

[中圖分類號] O657.3 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）34-0138-04 ? ?[收稿日期] 2019-11-01

綠色化學(xué)教學(xué)的發(fā)展是未來實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的必由之路，要實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)教學(xué)，我們不僅要建立新的綠色化學(xué)的教學(xué)課程，還要改進(jìn)現(xiàn)有的非綠色化學(xué)的教學(xué)課程，使我們的綠色化學(xué)教學(xué)課程更加完善[1-5]。紫外吸收光譜法測定蒽醌試樣中蒽醌的含量和摩爾吸收系數(shù)是各大學(xué)面向21世紀(jì)開設(shè)的基礎(chǔ)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材[6]，通常是用甲醇作溶劑來溶解蒽醌，甲醇是毒性很大、刺激性氣味也很強(qiáng)的液體，大學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中對該實(shí)驗(yàn)反映強(qiáng)烈，有很強(qiáng)的害怕和抵觸心理，為了減少污染、改善實(shí)驗(yàn)條件，給大學(xué)生一個舒適、安全、綠色的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，我們做了大量的探究實(shí)驗(yàn)并對原有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)。本文推薦一個新的紫外吸收光譜法測定蒽醌試樣中蒽醌的含量和摩爾吸收系數(shù)的改進(jìn)方法，用無毒溶劑乙醇替代有毒溶劑甲醇，使有毒實(shí)驗(yàn)變?yōu)闊o毒實(shí)驗(yàn)，大大降低了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的風(fēng)險，改善了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的環(huán)境，實(shí)驗(yàn)環(huán)保、綠色。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)已應(yīng)用在我校本科分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性改進(jìn)和對比講解，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新性思維，增強(qiáng)了學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的實(shí)踐創(chuàng)新能力，激發(fā)了大學(xué)生對化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣和愛好，提高了學(xué)生的環(huán)保意識和探究綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力[7，8]，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的和實(shí)驗(yàn)效果。

一、實(shí)驗(yàn)部分

（一）實(shí)驗(yàn)原理

1.測定波長的選擇。利用紫外吸收光譜進(jìn)行蒽醌定量分析時，必須選擇合適的測定波長。由于在蒽醌試樣中含有鄰苯二甲酸酐，它們的紫外吸收光譜如圖1所示。蒽醌在波長251nm、323nm處分別有一強(qiáng)烈吸收峰和一中等強(qiáng)度的吸收峰，鄰苯二甲酸酐在波長222nm處有一強(qiáng)烈吸收峰，對波長在251nm處的吸收峰產(chǎn)生干擾，為了避開鄰苯二甲酸酐的干擾，選用323nm波長作為測定蒽醌的工作波長。由于乙醇在250～400nm也無吸收干擾，因此可用乙醇替代甲醇為參考溶液。

2.標(biāo)準(zhǔn)曲線法。依據(jù)A=kc定量關(guān)系式，在選定波長323nm下，用乙醇為參比溶液，測定蒽醌標(biāo)準(zhǔn)溶液系列及蒽醌試樣溶液的吸光度。以蒽醌標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)蒽醌試樣溶液的吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得其對應(yīng)的濃度。

3.摩爾吸收系數(shù)。摩爾吸收系數(shù)k是衡量吸光度定量分析方法靈敏度的重要指標(biāo)，可利用求標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率的方法求得。

（二）儀器與試劑

1.儀器。UV-2550型紫外—可見分光光度計（日本島津公司），AUY-220電子分析天平（島津制造所），石英比色皿、比色管、燒杯、容量瓶等。

2.試劑。（1）蒽醌、乙醇、鄰苯二甲酸酐。（2）蒽醌試樣。（3）0.1000g/L蒽醌標(biāo)準(zhǔn)貯備液。準(zhǔn)確稱取0.1000g蒽醌置于500mL燒杯中，乙醇溶解后，轉(zhuǎn)移到1000mL容量瓶中，用乙醇稀釋至刻度，搖勻。（4）0.0400g/L蒽醌標(biāo)準(zhǔn)溶液。吸取40.0mL上述蒽醌貯備液于100mL容量瓶中，以乙醇稀釋至刻度，搖勻。

（三）實(shí)驗(yàn)步驟

1.蒽醌系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置。在5只10mL比色管中，分別加入2.00，4.00，6.00，8.00，10.00mL 0.0400g/L蒽醌標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后用乙醇稀釋到刻度，搖勻備用。

2.蒽醌樣品溶液的配置。稱取0.0120g蒽醌試樣于小燒杯中，用乙醇溶解后，轉(zhuǎn)移至500mL容量瓶中，以乙醇稀釋到刻度，搖勻備用。

3.蒽醌紫外吸收光譜。用乙醇作為參比溶液，在200～400nm波長范圍內(nèi)測定一份蒽醌標(biāo)準(zhǔn)溶液的紫外吸收光譜，確定紫外吸收波長（見圖1中曲線1）。

4.鄰苯二甲酸酐紫外吸收光譜。配置濃度為0.1g/L鄰苯二甲酸酐的乙醇溶液，按上述方法測繪其紫外吸收光譜（見圖1中曲線2）。

5.標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作。用日本島津UV-2500紫外分光光度計，在選定波長323nm下，以乙醇作為參比溶液，測定蒽醌標(biāo)準(zhǔn)溶液系列及蒽醌試液吸光度。以蒽醌標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度c為橫坐標(biāo)，吸光度A為縱坐標(biāo)，用Origin軟件處理所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1，繪制蒽醌標(biāo)準(zhǔn)工作曲線見圖2。

6.樣品的測定。根據(jù)蒽醌試液的吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得其對應(yīng)的濃度，并根據(jù)試樣配制情況，計算蒽醌試樣中蒽醌的含量，并計算此波長處的k值。

二、結(jié)果與討論

（一）數(shù)據(jù)處理[9-12 ]

1.摩爾吸收系數(shù)k值計算。通過表1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，按公式摩爾吸收系數(shù)=吸光度/濃度，計算得蒽醌的摩爾吸收系數(shù)的為4.83×103 L·mol-1·cm-1，見表1。

2.樣品含量的計算。按1.3.6對樣品進(jìn)行測定，根據(jù)所測樣品吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得蒽醌的濃度，結(jié)果見表2。按下式計算：樣品蒽醌含量（g/g）=[蒽醌的濃度×500×10-3/樣品重量]×100%=[0.020×500×10-3/0.012]×100%=83.33%。

由表2樣品吸光度及蒽醌標(biāo)準(zhǔn)工作曲線圖2可以，樣品中蒽醌的濃度為0.020g/L。

從圖2得蒽醌線性回歸方程Y=0.0122+22.625X，r2=0.99842，表明蒽醌在0～40μg/mL范圍內(nèi)能很好地符合郎伯—比耳定律。

3.精密度試驗(yàn)。準(zhǔn)確移取蒽醌標(biāo)準(zhǔn)溶液5份，按照1.3.6方法測定蒽醌含量，由表3可知蒽醌吸光度的RSD%=0.98%小于5%，表明精密度好。

4.重現(xiàn)性試驗(yàn)。吸取同一批試樣，按樣品測定方法分別測定其吸光度，檢驗(yàn)該方法的重現(xiàn)性，得RSD%=4.38%小于5%，結(jié)果見表3。

5.回收率。取已知樣品溶液0.5 mL，分別加入0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL蒽醌標(biāo)準(zhǔn)溶液，按2.1.2方法，分別測定吸光度，計算回收率，結(jié)果見表5，樣品回收率96.25%～103.33%，RSD%=2.90%小于5%，說明本方法可行。

三、結(jié)語

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，用乙醇替代甲醇作為該實(shí)驗(yàn)溶劑，使有毒實(shí)驗(yàn)變?yōu)闊o毒實(shí)驗(yàn)，達(dá)到了綠色環(huán)保的目的。所得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，無論精確度、重現(xiàn)性還是回收率都達(dá)到實(shí)驗(yàn)所允許的理論要求，說明該實(shí)驗(yàn)改進(jìn)成功。

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