試述分光光度法測(cè)定

王志恒　張文竟

摘 要 本文研究了酸性鉻藍(lán)K （ACBK）在pH為10.0的NH3 - NH4Cl介質(zhì)中與鈣和鎂同時(shí)顯色的條件以酸性鉻藍(lán)K作顯色劑，Ca2+和Mg2+離子均可與ACBK形成1∶1的配合物，在468nm波長(zhǎng)處，兩種配合物存在一等摩爾吸收點(diǎn)，在此波長(zhǎng)及最佳操作條件下，Ca2+和Mg2+的總含量在0～3×10-6 mol·L-1濃度范圍內(nèi)符合比耳定律。并研究了影響該顯色反應(yīng)的各種因素及一些常見共存離子的干擾行為，從而確定出用酸性鉻藍(lán)K作顯色劑的分光光度法測(cè)定水的硬度的最佳實(shí)驗(yàn)條件。本法具有靈敏度和準(zhǔn)確度較高、操作簡(jiǎn)便快速等優(yōu)點(diǎn)，故適合于自來水廠和各化工廠對(duì)水的硬度測(cè)定。

關(guān)鍵詞 分光光度法;酸性鉻藍(lán)K;水硬度

引言

水質(zhì)硬度的大小對(duì)許多工業(yè)部門的生產(chǎn)都有很大的影響。為此，測(cè)定水的總硬度是許多工業(yè)部門的常規(guī)分析[1-2]。目前測(cè)定鈣和鎂總含量的方法通常用EDTA 絡(luò)合滴定法[3]，這種方法靈敏度較低，且操作麻煩費(fèi)時(shí)。已報(bào)道的分光光度法雖有較高的靈敏度， 但大都是對(duì)水樣中鈣、鎂離子的單一測(cè)定或分別測(cè)定，應(yīng)用于水硬度的測(cè)定，達(dá)不到簡(jiǎn)便快速的要求。本文采用酸性鉻藍(lán)K （ACBK） 與鈣和鎂同時(shí)作用的顯色體系，應(yīng)用于水硬度的測(cè)定，具有靈敏度高、操作簡(jiǎn)便快速之優(yōu)點(diǎn)。

2實(shí)驗(yàn)部分

2.1 試劑和儀器

儀器：7230可見分光光度計(jì)（宜興市精科光學(xué)儀器有限公司）、紫外可見分光光度計(jì)（SPECORD50 德國(guó)耶拿公司）、精密酸度計(jì)（pHS-3C型上海精密科學(xué)儀器有限公司）、電子天平（BS1108S北京賽多利斯天平有限公司）。

試劑：CaCO3（基準(zhǔn)試劑 天津市河北區(qū)海晶精細(xì)化工廠）;MgO（沈陽(yáng)市試劑五廠）;酸性鉻藍(lán)K（指示劑 北京化工廠）

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

分別取Ca2+、Mg2+標(biāo)準(zhǔn)溶液或等摩爾的Ca2+、Mg2+混合溶液適量于50mL容量瓶中，加5×10-4 mol·L-1酸性鉻藍(lán)K溶液2.00mL，pH=10.0的NH3-NH4Cl緩沖溶液10mL，用水稀釋至刻度，搖勻，靜置5min后，用1cm比色皿于在波長(zhǎng)468nm處以試劑空白為參比， 測(cè)量吸光度。

3結(jié)果與討論

3.1 吸收光譜圖

圖1 吸收光譜圖

1.Ca-鉻藍(lán)K; 2.Mg-鉻藍(lán)K （均已試劑空白為參比）

按上述試驗(yàn)方法利用紫外掃描分別繪制了鈣、鎂有色配合物（濃度均為5×10-5mol·L-1）的吸收光譜，結(jié)果見圖1。由圖1可知，Ca-ACBK的最大吸收波長(zhǎng)分別在510nm和540nm處，Mg-ACBK的最大吸收波長(zhǎng)為511nm和543nm，而兩種配合物光譜曲線的交點(diǎn)在468nm處，以下試驗(yàn)均采用468nm波長(zhǎng)（即Ca、Mg的等摩爾吸收波長(zhǎng)）進(jìn)行。

3.2 溶液的pH

在Ca2+、Mg2+等摩爾濃度混合溶液中，分別加入pH值不同的NH3-NH4Cl緩沖溶液（pH9.0～10.6）進(jìn)行顯色試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)吸光度隨pH增大而增大，但在pH9.9～10.2范圍內(nèi)吸光度基本保持穩(wěn)定，因此本實(shí)驗(yàn)選用pH=10.0的NH3-NH4Cl緩沖溶液。

3.3 緩沖溶液用量

經(jīng)試驗(yàn)，緩沖溶液用量在8.5mL以上時(shí)，有足夠的緩沖能力將整個(gè)顯色體系的pH值維持在10.0，本實(shí)驗(yàn)選10mL。

3.4 顯色劑用量

在Ca2+、Mg2+等摩爾濃度混合溶液六份，分別加入顯色劑酸性鉻藍(lán)K用量在1.00，1.50，2.00，2.50，2.80，3.00mL的光度，以吸光度為縱坐標(biāo)，顯色劑用量為橫坐標(biāo)繪制曲線，找出吸光度最大且恒定的顯色劑體積作為顯色劑最佳用量。

3.5 共存離子的影響

采用2.5×10-5mol·L-1的Ca2+濃度，分別引入Fe2+、Zn2+、K+、Na+等共存離子進(jìn)行干擾試驗(yàn)，在吸光度改變5%時(shí)允許共存量（10-5mol·L-1）Fe2+ 2.3;Zn2+ 0.15;K+ 200;Na+ 200。

4樣品分析

4.1 繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線

將Ca2+與Mg2+離子等摩爾混合濃度（5×10-5 mol·L-1）， 分別取0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5mL于25mL容量瓶中， 按實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定數(shù)據(jù)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果表明，二者顯色后在0～3×10-6 mol·L-1濃度范圍內(nèi)符合朗伯比耳定律，從而得出一元線性回歸方程。

4.2 水樣測(cè)定

取Ca2+、Mg2+混合標(biāo)準(zhǔn)溶液顯色濃度為5×10-4 mol·L-1的樣液進(jìn)行7 次平行測(cè)定，求得相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.83%。對(duì)水樣進(jìn)行測(cè)定，并分別加入Ca2+、Mg2+混合標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定回收率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本方法具有較高靈敏度和準(zhǔn)確度、操作簡(jiǎn)便快速等優(yōu)點(diǎn)，故適合于自來水廠和各化工廠對(duì)水的硬度測(cè)定。

參考文獻(xiàn)

[1] 北京大學(xué)化學(xué)系分析化學(xué)教學(xué)組.基礎(chǔ)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)（第二版）[M].北京：北京大學(xué)出版社，1998：176-179.

[2] 張孫瑋，吳水生，劉紹璞.有機(jī)試劑在分析化學(xué)中的應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，1981：204-207.

[3] 武漢大學(xué)主編.分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京：離等教育出版社，1994：142.

指導(dǎo)老師：馬東平。