D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1982.03.013 北京钢铁学院学报 1982年第3期 铌(V)-5-Br-PADAP.一磺基水杨酸 三元络合物及其分析应用 (金属离子一2-吡啶偶氮染料一酸根离子体系三元 络合物的研究之一) 化学教研室陈华序燒家喻沈凤领刘秀清 摘 要 锐(V)与2-((5-溴-2-吡定)偶氮〕-5-(二乙气基)苯酚及磺基水杨酸形成蓝色的 三元络合物,在610纳米有最高吸收峰,可用于能的分光光度测定。在PH=2并保 一定的5-Br-PADAP及磺基水杨酸的浓变,显色液中铌含量在0~40微克/25毫升 的范围内服从比尔定律。研究了共存离子的干扰行为及掩蔽方法。采用此方法测定 钢样时,利用铁(夏)一磺基杨酸络合物与铁(I)一CyDTA络合物颜色的显 著不同,可用CyDT A滴定到试液由深红色变为浅黄色以证明港蔽完全,而控制 CyDT A的用量,借以避免因CyDTA加入量过多引起吸光度减低而造成的误差, 是此法之特点。提出了测定钢样及铝合金试样中铌含量的手续,测定了三元络合物 的组成。 金属离子的混配型络合物的研究,报导甚多,A.K.Babko fit及A.T.Pilipenko21 等曾有评述。以2-吡啶偶氮染料类作为金属离子的显色剂的分析方法,即系利用其与金属离 子及另一组分形成三元络合物的性质。此类显色剂中2-〔(5-溴-2-吡啶)偶氮)5-(二乙氨基) 苯酚,即5-B-PADAP,是有较高的灵敏性者,用于一些金属离子的测定,十多年来不断 有所报导。金属离子一5-BπPADAP一酸根离子体系三元络合物的形成,受条件的影响十 分显著,因此条件的变化严重地影响它们的灵敏性及选择性。以Nb(V)一5-Br-PADAP一 羟基脂肪酸体系测定铌而言,报导31曾指明在pH值为1.0的条件下,用酒石酸比用柠檬酸 灵敏度约高一倍,而硫酸根对铌的测定影响甚微。作者等在初步探索中发现在pH≈2.0的 条件下,用柠檬酸与酒石酸,可得相近的灵敏度,而且在大量的硫酸根存在时,不但可增加 灵敏度,且在不加基羟脂肪酸的条件下,也能和铌(V)及5-Br-PADAP形成蓝色的三元络 合物,虽然不太稳定。其它许多有机酸,包括脂肪酸和芳香酸及其衍生物,不仅形成三元络 合物的能力有所不同,且灵敏性与选择性方面亦各具特色。此外由碱性熔融法与酸性熔融 (或溶解)法配制的铌(V)溶液,虽然最后皆调到相同的条件(包括络合剂的浓度及PH等), 但它们的吸收光谱有很大的差别,由此可知铌(V)的各种水解形态及其相互间转化的难易, 亦必须加以考虑。鉴于上述三元络合物形成的复杂性,感到只探索几个方法,似尚难充分了 130
北 京 钢 铁 学 院 学 报 年第 期 妮 一 一 一 一磺基水杨酸 三元络合物及其分析应用 , 金属 离子一 一 比吮偶氮染料一 酸根离子体 系三 元 络合物 的研 究之一 化 学教研 室 稼华序 姚家珍 沈夙饭 刘秀清 摘 要 锐 与 一 〔 一 澳一 一 毗 吮 偶 氮〕 一 一 二 乙 氛墓 苯盼及磺基水杨 酸形成 蓝 色 的 三 元络合 物 , 在 纳米有 最 高吸 收峰 , 可用 于扼 的分 光光度测 定 。 在 并保 一 定 的 一 一 及磺墓 水杨 酸的浓 变 , 显色液 中妮含量在。 微克 毫升 的范 围 内服 从 比尔定律 。 研 究 了共存 离子 的干扰行为及 掩 蔽方法 。 采 用 此方 法测 定 钢样时 , 利 用铁 万 一磺基 杨 酸络合物与铁 一 络合物 颇色 的显 著不 同 , 可 用 , 滴定 到试 液 由深 红 色变为浅黄色 以证 明掩蔽完全 , 而 控 制 的用 量 , 借 以 进 免 因 加 入 量过 多引起 吸 光度减低 而造成 的误 差 , 是 此法之 特点 。 提出 了测 定钢样及 铝 合金 试 样中锐含量 的手续 , 测 定 了三 元 络合 物 的组 成 。 金属 离子 的 混 配型络 合物 的研 究 , 报导甚多 , 川 及 山 。 “ 等 曾有评述 。 以 一毗 吮偶 氮染料类作为金属 离子 的显 色剂 的分析方法 , 即系利用 其与金 属 离 子及 另一组 分形成三元 络 合物 的 性质 。 此 类显 色剂 中 一 〔 一澳一 一毗 吮 偶氮〕 一 二 乙氨基 笨酚 , 即 一 卜 , 是有较高 的 灵敏性者 , 用 于一 些金 属 离子 的测定 , 十多年来不断 有所 报导 。 金 属离子一 一 一 酸根 离子体 系三元 络 合物 的形成 , 受 条件的影响十 分显著 , 因此 条件 的 变化严 重地 影响它们 的 灵敏性及 选择 性 。 以 一 一 卜 一 经基脂肪 酸体系测 定妮 而 言 , 报导 “ 曾指 明在 值为 的 条件下 , 用 酒石酸比用柠橡酸 灵敏度约高一倍 , 而硫 酸根 对泥 的 测定 影响甚微 。 作者 等在 初步探 索 中发 现在 二 的 条件下 , 用 柠檬 酸与酒石酸 , 可得 相近 的 灵敏度, 而且在大量 的 硫 酸根存在 时 , 不但可增加 灵敏度 , 且在不加 基 经脂肪 酸的 条件下 , 也 能 和泥 及 一 卜 形成蓝色的三元 络 合物 , 虽然 不太稳 定 。 其它许多有机酸 , 包括脂肪 酸和芳香 酸及其衍 生物 , 不仅形成三 元 络 合物 的 能力有所 不 同 , 且 灵敏性 与选 择性方面 亦 各具特 色 。 此外 由碱性熔 融 法与 酸性熔 融 或溶解 法 配 制 的泥 溶液 , 虽然最后 皆调到 相同 的条件 包括络 合剂 的浓度及 等 , 但它们 的 吸收光谱有很 大 的 差 别 , 由此 可 知妮 的 各种 水解形态 及其 相 互 间转 化 的 难 易 , 亦必须 加 以考 虑 。 鉴于 上 述三元 络 合物 形成 的 复杂性 , 感到只探 索几个方 法 , 似 尚难 充分 了 DOI :10.13374/j .issn1001-053x.1982.03.013
解它们的性质及形成条件:因此拟对铌(V)一5-B-PADAP一酸根离子体系三元络合物作 较广泛的探索,借以比较不同的酸根离子对三元络合物形成的影响,并进一步概括其性质与 ● 形成条件,兼及其分析应用。此体系中,除Nb(V)一5-Br-PADAP一羟基脂肪酸三元络 合物Is1外,尚缺报导。本文先探讨Nb(V)一5-Br-PADAP一磺基水杨酸三元络合物。 实验部分 一、试刑 1.磺基水杨酸溶液(I),称光析纯磺基水杨酸结晶(系二水合物)127.0克(其中含 无水物109.0),在烧杯中溶于约500毫升水,用氢氧化钠水溶液调到pH=2.0~2.1(用pH 计,以下同),然后移入1000毫升容量瓶,并以PH=2.0~2.1的稀硫酸水溶液洗净烧杯, 洗液併入容量瓶,最后以上述稀硫酸水冲稀至刻度。此溶液中磺基水杨酸的浓度≈0.5M。 2.磺基水杨酸溶液(I)◆:将SS-I400.00毫升,移入1000毫升容量瓶,以pH=2.0~ 2.1的稀硫酸水冲稀至刻度。此液中磺基水杨酸的浓度≈0.2M。 3.标准铌液(1)◆:称准光谱纯五氧化二铌0.7153克,在烧杯中加浓硫酸75毫升及固 体硫酸铵7.5克。加热并冒烟十分钟,以溶清为度。若仍有少量未溶,可倾出上清液,在不 溶部分再加10毫升浓硫酸及1克固体硫酸铵,再加热冒烟以溶清,并合併两部分清液,移入 100毫升容盘瓶,用少量水洗烧杯壁数次,洗液併入容量瓶,摇匀冷却后再加水至刻度(冷 却情况下)。此标准铌液中含: Nb(V)=5.000毫克/毫升(=5.38×10-2M) H2S0,≈0.85毫升(浓硫酸)/毫升 (NH.)2S0,≈0.085毫克/毫升 4.标准铌液(I)◆,将SS-(I)50.00毫升,用氢氧化钠水溶液调至PH~4,然后加 入铌液(I)1.00毫升,再调至pH=2.0~2.1后,移入100毫升容量瓶,以pH=2.0~2.1的 稀硫酸水洗杯壁并冲稀至刻度同上,此标准铌溶含: Nb(V)=50微克/毫升=(5.38×10-M) SS≈0.2M 5.标准铌液(I)*◆:在100毫升容量瓶中,加入铌液(I)10.00毫升,用SS-I冲稀至 刻度,此标准铌液含: Nb(V)=5微克/毫升(=5.38×10~6M) SS≈0.47M 6.5-Br-PADAP溶液,用北京化工厂所产试剂(纯度>80%),配成0.03%的乙醇 溶液。可用鈾液以摩尔比法标定之,但除去测摩尔消光系数及三元络合物的组成比以外,在 分析测定中不必标定,只要在制工作曲线及测定时用同一瓶溶液即可。 7.CyDTA溶液,配成0.025M的水溶液(以氢氧化钠水溶液调pH≥3.5以保证溶 清)。 8.40%氢氧化钠水溶液 磺基水杨酸溶液(I)与(I),以后再用ss一I及s5-I表示。 ◆标准铌液(I)、(I)、(I),以后用铌液(I)、(I)、(I)表示。· 131
解它们 的 性质 及形成 条件 因此 拟对妮 一 一 一 一 酸根 离子体系三元 络 合物作 较广泛 的探索 , 借 以 比较不 同 的 酸根 离子 对三元 络 合物形成的 影响 , 并进一步概括其 性质 与 形成条件 , 兼及 其 分析应 用 。 此体系 中 , 除 一 一 一 一翔基脂肪 酸三元 络 合 物 外 , 尚缺 报导 。 本文 先探讨 一 一 一 一磺基 水杨 酸三 元 络合 物 。 实 验 部 分 一 、 试剂 , 磺基水杨 酸溶液 称 光析纯磺 基 水杨酸结晶 系二水合物 。 克 其中含 无水物 , 在 烧 杯 中溶于 约 毫升水 , 用 氢氧化钠 水 溶液调 到 二 。 用 计 , 以 下 同 , 然后 移入 毫升容量 瓶 , 并 以 的稀硫 酸水榕液洗净烧杯, 洗液拼入 容量瓶 , 最后 以 上述稀硫 酸水 冲稀 至刻度 。 此 溶液 中磺基 水杨 酸的浓度 二 。 。 磺基 水杨 酸溶液 气 将 一 毫升 , 移入 。 。 毫升容最瓶 , 以 。 的稀硫 酸水冲稀至 刻度 。 此 液中磺基水杨 酸的浓度二 。 标 准妮液 气 称准光谱纯五氧 化二泥。 克 , 在烧 杯中加 浓 硫 酸 毫升及 固 体 硫 酸按 克 。 加热 并冒烟 十 分 钟 , 以 溶清为 度 。 若 仍有少里 未溶 , 可倾出 上清液 , 在 不 溶部分再加 毫 升浓硫 酸及 克固体硫 酸按 , 再加热 冒烟 以 溶清 , 并合 拼两 部 分清液 , 移入 。 毫升 容量 瓶 , 用 少量 水洗烧 杯壁数次 , 洗液拼入 容量 瓶 , 摇匀冷却后 再加水 至刻度 冷 却情 况下 。 此 标 准妮 液 中含 毫克 毫升 一 生 ‘ , 毫升 浓硫 酸 毫升 ‘ ‘ 二 毫 克 毫升 标 准泥 液 将 一 。 毫升 , 用 氢氧化钠 水 溶液调 至 二 , 然后加 入 泥 液 毫升 , 再调 至 后 , 移入 。 毫升容 瓶 , 以 。 的 稀 硫 酸水洗 杯 壁 并冲稀 至 刻度 同 上 , 此标准泥 溶 含 微 克 毫升 一 ‘ 巴 标 准泥 液 , 气 在 毫升容量 瓶 中 , 加入 泥液 毫升 , 用 一 冲稀至 刻度 , 此 标 准妮 液 含 微 克 毫 升 一 “ 之 一 一 溶液, 用北京化工 厂所产 试剂 纯 度 , 配成 的 乙 醇 溶液 。 可用 灿液 以摩尔 比法标定 之 , 但 除去测 摩尔消光系数 及三元 络 合物的组成 比以外 , 在 分析测定 中不 必标定 , 只要在制工 作 曲线及 测定 时用 同一瓶 溶液 即可 。 溶液 配成 的水 溶液 以氢氧化钠 水 溶液 调 二 以 保证溶 清 。 切 氢氧 化钠 水 溶液 磺 基 水 杨 酸 溶 液 与 , 以后 再用 一 及 一 表示 。 二 标准妮 液 、 、 , 以后 用妮 液 、 、 表示
9.1:4HaS04 10.pH=2.0~2.1的稀硫酸水溶液 11.混酸:浓硫酸及浓硝酸各40毫升加水成100毫升。 以上五种皆用一、二级试剂配制。 在室温较低时,SS溶液及标准铌液【皆有可能析出磺基水杨酸盐结晶,特别是在浓度较 大的情况下,遇到此情况,可在温水浴中使其溶解,然后冷却再用(因结晶析出速度甚慢, 一定时间内可保持清液状态。) 二、仪醫: 1.分光光度计: 72型,721型,XG125型皆可,以751对照。 2.酸度计: 各种型导不拘,以最少可读一位小数为度。复合电极者不宜使用,因达到平衡时间较 长,易造成误差。 三、实验方法: 1.用吸光光度法探素Nb(V)一5Br-PADAP一SS三元络合物的形成条件, 以标准铌溶液,加入不同量的5-Br-PADAP溶液及SS溶液,在最大吸收峰处的波长测 定吸光度,以探索这两种络合剂对形成此三元络合物的影响,不同PH值及温度与所形成的 三元络合物浓度的关系,络合反应的速度,服从比尔定律的范围,并测定三元络合物的组 成。 2.探索在测定钢样及铝合金试样中的铌时,共存离子有无干扰离子的掩蔽方法。利用 铁(I)与SS形成深红色络合物,以CyDT A溶液滴定到红色消失而变成浅黄色,指示Fe(I) 与SS络合物中的SS已充分被CyDTA置换,借以避免一般以估计加入稍过量的CyDTA的 办法而引起的吸光度减低的误差。然后在定容积的显色液中,以含铌20微克为标准,加入一定 量的基本元素及可能存在的共存离子,在恒定条件(两种络合剂的浓度、酸度,加热及保温 时间)下,以最大吸收峰处的波长,测定吸光度,以验证有无干扰行为。 结果与讨论 一、吸收光谱 铌(V)与5-Br-PADAP在无大量的硫酸根存在下,无显著的显色反应,在有过量很多 的硫酸根存在时,即可生成蓝色的三元络合物,但不稳定而易退色。有磺基水杨酸存在时则 形成相当稳定的鲜蓝色三元络合物。由于5-Br-PADAP试剂呈深红色,所以只有在铌(V) 比它过量得很多的条件下,长期放置(在10~10℃要放置7~10天之久),才可能见到鲜蓝 色的三元络合物。一般因有未络合的5-Br-PADAP存在而在蓝色中微带红色,有过量的 5-Br-PADAP时则呈混合色。另外5-Br-PADAP本身及其与磺基水杨酸的混合液颜色亦 有差别,且在不同的pH值时颜色亦不尽相同。兹以pH=2.0~2.1的条件下测定最高吸收 峰,结果见图1。应注意751型及XG125型是以补偿法读数的,灵敏度比72型及721型为高, 所以对同一显色体系来说,前者吸光度读数较大。在这项测定中及以后的各项测定中,应注 意用同一型号,最好用同一台仪器。 由图知混合试剂的最高吸收峰在465纳米处,铌(V)一5-Br-PADAP一SS三元络合物 132
二 。 的稀 硫 酸水 溶液 混 酸 浓硫 酸及浓硝 酸各 毫升加水成 毫升 。 以 上五种 皆用一 、 二级试剂配制 。 在室温较低 时 , 溶液 及标 准泥液 皆有可能 析出磺基水杨酸盐 结晶 , 特别是在浓度较 大 的情 况下 , 遇到此 情 况 , 可在温水浴 中使其溶解 , 然后 冷却再用 因结晶析出速度甚慢 , 一定时间内可保持清液状态 。 二 、 仪 分 光光度计 型 , 型 , 型 皆可 , 以 对照 。 酸度计 各种型 导不拘 , 以最 少可读一位小数为度 。 复合 电极者不 宜使用 , 因达 到 平衡时 间较 长 , 易造成误 差 。 三 、 实脸方法 用 吸光光度法探 索 一 一 一 三元 络合物 的形成条件 以标准妮溶液 , 加入 不 同量 的 一 一 溶液 及 溶液 , 在最大吸 收峰处的 波长测 定吸光度 , 以探索这两种络 合剂对形成此 三元 络 合物 的影响 , 不 同 值 及温度与所形成 的 三元络 合物浓度 的关系 , 络 合反应 的速度, 服从 比尔定律 的 范围, 并测 定三 元 络 合物的组 成 。 探 索在测定 钢样及 铝 合金试样中的妮 时 , 共存离子有无干扰 离子 的掩 蔽方 法 。 利 用 铁 , 与 形成深红 色络 合物 , 以 溶液滴定到红 色消失而变成浅黄 色 , 指示 , 与 络 合物 中的 巳充分被 置 换 , 借 以 避免一般 以估计加入 稍过量 的 的 办法而 引起的吸光度减低 的误 差 。 然后在定 容积 的显 色液 中 , 以 含妮 微克为标准 , 加入一定 的墓本元 素及 可能存在 的共存 离子 , 在恒 定 条件 两种 络 合剂 的浓度 、 酸度 , 加热 及保 温 时 间 下 , 以最大 吸 收峰处的 波娘 , 测定 吸光度 , 以 验证 有无 干扰 行为 。 结 果 与 讨 论 一 、 吸收光漪 妮 与 一 卜 在无大量 的硫 酸根存在 下 , 无显著 的显 色反应 , 在 有过量很 多 的硫 酸根存在 时 , 即可生成蓝 色的三元 络 合物 , 但 不稳定 而易退 色 。 有磺基水杨 酸存在 时则 形成相 当稳定 的鲜蓝 色三元 络 合物 。 由于 一 一 试剂呈 深红 色 , 所 以只有在泥 比它过 得很 多的条件下 , 长 期放置 在 ℃ 要 放置 天之久 , 才可能见到鲜蓝 色的三元络 合物 。 一般 因有未 络 合 的 一 一 存在 而在蓝 色中微带红 色, 有过 的 一 一 时则呈 混合 色 。 另外 一 一 本身及其 与磺基 水杨 酸的 混合液颜 色亦 有差别 , 且在 不 同的 值 时颜 色亦 不尽 相 同 。 兹 以 二 的条件下测定最 高吸 收 峰 , 结果见 图 。 应 注意 型 及 型是以 补偿 法 读数 的 , 灵敏度 比 型及 型为高 , 所 以对同一显 色体系来说 , 前者吸光度读数较大 。 在这项 测定 中及 以后 的各项测定 中 , 应 注 意用 同一型号 , 最好用 同一 台仪 器 。 由图 知 混合试剂 的最 高吸 收峰在 纳米处 , 泥 一 一 一 人 一 三 元 络 合物
的最高吸收峰在610纳米处。图中 曲线B在575纳米及610纳米处有 D 0.7 两个最高吸收峰。由于曲线A显 示混合试剂在575纳米处吸光度 仍较大,在610纳米处吸光度很 小,所以在测定铌(V)一5-Br- PADAP一SS三元络合物的浓 度时应选择610纳米的波长。按 曲线B的三种组分的配比充分显 色后,在室温下放置,数小时内 颜色无可觉察的变化,但长期放 400 500 650 600 630 置则蓝色渐退,并可看到有微红 nm 色(未络合的5-Br-PADAP之 图1吸收光谱 A为混合试剂(2.2×10-5M的5-BrPADAP+2× 色)。假若在曲线B的条件下增 10~2M的ss)的吸收光谱。(以水为空白) 加铌(V)浓度而不增加5-Br B为三元络合物(5.38×10-5M的铌2.2×106M的 PADAP的浓度(以水为空白), 5-Br-PADAP+2×10-2M的ss)的吸收光谱。(以 可得曲线B',在610纳米处比曲 水为空白) 线B有更高的吸收峰,但在575 C为三元络合物(1.35×10-5M的铌+1.38×104M 的5-Br-PADAP+0.4M的ss)的吸收光谱。(以 纳米处的吸收峰却相应降低,由 不含铌的混合试剂为空白) 此可说明曲线B在575纳米处的 吸光度,实际是已生成的三元络合物与少量未络合的混合试剂吸光度的总和。由曲线C足以 说明610纳米的波长测定Nb(V)一5-Br-PADAP一SS三元络合物的浓度是可取的。 二、显色剂5-Br-PADAP用量的影响: 以标准铌液(I)与SS一I定量混合,加 D 入不同量的5-Br-PADAP溶液(使每份中的 0.8 5-Br-PADAP溶液与乙醇的总容量为2.0毫 D 0.7 升),然后皆用PH=2的硫酸水溶液冲稀到 0.6 10.00毫升。在室温较低时发色甚慢,10~12℃ C 0.5 约9~10天才可显色完全,18℃左右需6~7 0.4 天。图2表示5-BrPADAP用量与吸光度的 0.3 关系。 0.5 】.0 1.5 2.0 各份显色液含铌液(I1.00毫升,SS-I 每10毫升显色液中,S一Br一PADAP的毫升敢 1.00毫升,5-Br-PADAP+乙醇共2.00毫升 图25-Br-PADAP用 总容量10.00毫升。 量与吸光度的关系 A、B、C、D表示显色时间之长短,D线 显色液=10.00毫升,d处线段表示 发色己完全后再长期放置的退色现象 为吸光度最大之线(在10~12℃约需9~10犬, 18℃需6~7天)。 由图2可知在A到D的不同显色时间内,显色液中含5-B-PADAP溶液1.00~2.00毫 升,吸光度均可达到相定,即50微克铌,用1.00~2.00毫升显色剂即可达到恒定的最大吸光 度。 133
的最高吸 收峰在 纳 米处 。 图 中 曲线 在 纳 米及 纳 米处有 两个最 高吸 收峰 。 由于 曲线 显 示 混合 试剂在 纳 米处吸 光度 仍较大 , 在 纳 米处吸 光度很 小 , 所 以 在 测定 泥 一 一 一 三元 络 合物 的浓 度 时应 选 择 纳 米的 波 长 。 按 曲线 的 三 种组 分 的 配 比充分显 色后 , 在 室 温下放置 , 数小时 内 颇 色无可觉察 的 变化, 但 长 期放 置则 蓝 色渐退 , 并可 看到 有微红 色 未络 合 的 一 一 之 色 。 假若在 曲线 的条件下增 加泥 浓 度而不 增加 一 一 的浓 度 以 水为 空 白 , 可得 曲线 产 , 在 纳 米处 比 曲 线 有更高 的 吸 收峰 , 但在 纳 米处的吸 收峰却 相应 降低 由 此 可说 明 曲线 在 纳 米处 的 君 尸 尹 ‘ ”石厂一入 一浦产一一喻户曰目裔 图 吸 收光谱 为 混 合试 剂 一 的 一 一 的 的吸 收光 谱 。 以水为空 白 为 三 元 络合 物 一 ‘ 的锐 一 “ 的 一 一 一 的 的吸 收光谱 。 以 水为 空 白 为 三 元 络合 物 丁 的妮 一峨 的 一 一 的 的吸 收光 谱 。 以 不 含妮 的混 合 试 剂为 空 白 吸光度 , 实际 是 已生成 的三 元 络 合物 与少量 未络 合 的 混 合试剂 吸光度 的 总 和 。 由 曲线 足 以 说 明 纳 米的 波长 测定 一 一 卜 一 三元络合物 的浓度是可取 的 。 二 、 显 色剂 一 一 用皿 的影 晌 以标 准泥 液 与 一 定量 混合 , 加 入 不 同量 的 一 一 溶液 使每份 中的 一 一 溶液 与 乙醇 的 总容量为 毫 升 , 然后 皆用 的硫 酸水 溶液冲稀到 毫升 。 在 室 温较低 时发 色甚慢 , ℃ 约 天才可显 色完 全 , ℃ 左右 需 天 。 图 表示 一 用量 与吸 光 度 的 关系 。 各份显 色液 含泥 液 毫升 , 一 毫升 , 一 一 乙 醇共 毫 升 总容量 毫升 。 、 、 、 表示显 色时 间之 长短 , 线 为吸光度最大之 线 在 ℃ 约需 天 , ℃ 需 天 。 每 升皿色浪中 , 一 一 人 的斑开徽 图 一 一 用 与吸 光度 的关 系 显 色液 毫升 , 处线 段表示 发 色 己完全 后 再 长 期放 里 的退 色现象 由图 可 知在 到 的 不 同显 色时 间 内 , 显 色液 中 含 一 一 溶液 毫 升 , 吸 光 度 均可达 到 恒定 , 即 微克妮 , 用 毫 升显 色剂 即可达 到 恒定 的最 大吸光 度
三、温度的影响 由上述显色时间看来,常温显色不符实际要求,所以试验了加热到50℃,60℃,70℃, 80℃,90℃及沸腾,并保温10,20,30,40,50,60分钟,结果表明加热到60℃并保温30分 钟最适宜。按同样配制方法发色三份加热到60℃,保温30分钟,冷却到室温,在610纳米波 长吸光度读数一致,表明此条件下重现度良好。 四、酸度的影响 D 为了试验不同pH值时吸光度的变化,配制10.00显色液,使其 0.4 含铌12.5微克,5-Br-PADAP溶液1.50毫升,SS-I6.00毫升,调 0.3 到不同pH值,加热到60℃并保温30分钟,冷却后测定吸光度,数据 0 在图3中表示。由图3可知pH=2.0~2.1时,吸光度最大。此pH 值要求虽不宽,但在PH计目前已普遍使用的情况下,控制PH并不 0 困难。 34 五、或基水畅酸用量的形响: PH 图4表明磺基水杨酸用量与吸收光度关系的实验数据。由图可知田3PH与吸光 显色体系中磺基水杨酸的浓度达到0.30M或以上,在PH=2.0时, 度关系 吸光度最大且趋于恒定。 D 0.4 0.3 0.2 0.1 0.050.10.150.20.250.30.350.4 显色液中SS的浓度(M) 10 20 30 0 每25毫升显色液中含铌量(散克) 图4SS浓度与吸光度的关系 图5工作曲线 每10.00毫升显色液中含:锟(V) I为作XG125型成751型补偿式读数的 1.25微克,5-Br-PADAP溶液 分光光度计所得结果斜率较大 1.50毫升60℃保温30分钟。上边为 I为用72型分光光度计所得结果,斜率 pH=2.0时的曲线。 较小。(入=610纳米)b=3cm 六、服从比尔定律的范圈: 虽然Nb(V)一5-Br-PADAP一ss三元络合物在室温下显色太慢,但显色完全时摩尔 消光系数可达4×10‘,数小时内觉察不出吸光度变化,再长久放置,则吸光度有缓慢地减退 现象,这样的显色速度显然不符实际要求。采用加热到60℃并保温30分钟,父却到室温后再 134
兰 、 沮 皮的璐晌 由上述显色时 间看来 , 常温显 色不 符实际要求 , 所 以试验 了加热 到 ℃ , ℃ , ℃, ℃ , ℃ 及 沸腾 , 并保温 , , , , , 钟最 适 宜 。 按同样配制方 法发 色三份加热 到 ℃ , 长吸 光度读数一致 , 表 明此 条件下重 现度 良好 。 四 、 」 酸度的形 晌 分 钟 , 结果表 明加热 到 ℃ 并保温 分 保 温 分钟 , 冷却 到室 温 , 在 纳 米波 为 了试验不 同 值 时吸 光度 的变化 , 配制 显 色液 , 使 其 含泥 微克 , 一 卜 溶液 毫升 , 一 毫升 , 调 到 不同 值 , 加热 到 ℃ 并保温 分钟 , 冷却后 测定 吸 光度 , 数据 在 图 中表示 。 由图 可知 时 , 吸光度最大 。 此 值要求 虽不宽 , 但在 计 目前巳普遍使 用 的情 况 下 , 控 制 并不 困难 。 五 、 若水杨酸 用一 的形 晌 图 表明磺基水杨酸用量 与吸收 光度关系的实验数据 。 由图可 知 显 色体 系 中磺基 水杨 酸的浓 度达到 或以 上 , 在 时 , 吸光度最大且趋于 恒定 。 图 与吸 光 度关 系 显色浪中 的浓度《 图 浓度与吸 光度 的关 系 每 毫开显 色液 中含 锐 微克, 一 卜 溶 液 。 毫 升 ℃ 保温 。 分钟 。 上 边为 时的 曲线 。 每 奄升显 色液中含提皿 微克 图 工 作 曲线 为作 型 成 型补偿 式读数 的 分 光 光度计所 得 结果 斜 率较 大 为用 型分 光 光度 计所 得 结果 , 斜率 较 小 。 入 纳米 六 、 服从 比尔定伸的范 虽然 一 一 卜 一 三元 络 合物在室 温下 显 色太慢 , 但 显 色完全 时摩尔 消光系数可达 ‘ , 数 小时 内觉 察不 出吸 光度变化 , 再 长 久放置 , 则吸 光 度有缓 慢地减 退 现象 , 这样 的显 色速度显然 不 符实 际 要求 。 采 用加热 到 ℃ 并保温 分 钟 , 冷 却到 室 温后 再
测定吸光度,虽然摩尔消光系数路有偏 D 低,但重现度良好,用2或3厘米比色槽 0.8 可得满意的结果。图4表明pH=2.0~ 0.7 2.1,SS浓度为0.40M(SS浓度保持此 限度以上),每25.00毫升显色液中含 0.6 5-Br-PADAP溶液3.00毫升,于610纳 0.5 米波长,用酸度相同的并以相同比例配台 0.4 的SS与5-Br-PADAP混合液为空白,测 定的吸光度,制作工作曲线。 0.3 由图5知每25.00毫升显色液中含 0.2 量在0~40微克的范围内,服从比尔定律, 0.1 过此限量曲线下倾,室温较低时,若析出 SS结晶也可温热溶液后再冷却到室温,然 OH8居&;8gg空TpAD*P 后测定吸光度。 七、Nb(V)-5-Br-PADAP-SS三 图6Nb与5-Br-PADAP组成比测定 〔Nb)+〔5-Br-PADAP)=1× 元络合物的组成 10-5M 在过量SS的存在下,用摩尔系列法测 定Nb比为1:1,见图6。 在过量5-Br-PADAP的存在下同样用摩尔系列法测定Nb与SS的络合比为11,见图 76 D D 0.25 0 0.2 0.4 0.15 1.2-0.8-0.4 0.40.81.2* 0.1 =0.4 Ig Vaa 0.05 0.8 .2 012356T891011Nbm1 1110987654321s5 图7Nb与s5组成比测定 图8铌与磺基水杨酸的络合比。 (Nb)+〔ss)=5×10-5M 在5一Br-PADAP过量情况下,用直线斜率法测定铌与磺基水杨酸的络合比为11,见 图8。 综合以上情况可证明三元络合物的组成为: 铌:磺基水杨酸:5-Br-PADAP=1:1:1。 由于不加磺基水杨酸或其它有机酸,只要有大量的硫酸据存在,也有蓝色络合物形成, 但不稳定,很容易被一些有机酸根离子置换成较稳定的:三元络合物,因此这些三元络合物是 否一定是按照EJIMHCOHC.B.的结构式【3114:,似仍有商楂或进一步确证之余地。 八、Nb(V)一5-Br-PADAP一SS三元络合物用于测定钢样中的鈮: 135
测 定 吸 光度 , 虽然摩尔消 光系数 路有偏 低 , 但重 现度 良好 , 用 或 厘 米比 色槽 可得 满意 的 结果 。 图 表 明 , 浓 度为 浓 度保 持此 限度 以 上 , 每 毫升显 色 液 中 含 一 一 溶液 毫升 , 于 纳 米波长 , 用 酸度相 同 的 并以 相 同 比例 配 台 的 与 一 一 混合 液为 空 白 , 测 定 的吸光度 , 制 作工 作 曲线 。 由图 知每 毫升显 色液 中 含锯 在。 微克的 范围 内 , 服从 比尔定律 , 过此 限量 曲线下倾 , 室 温较 低 时 , 若 析 出 结 晶也可温 热 溶液后 再 冷却到室 温 , 然 后 测定 吸 光度 。 七 、 一卜 一 一 三 元 络合 物的组 成 在过量 的存在 下 , 用 摩尔 系列 法 测 定 比为 , , 见 图 。 导 一 图 与 一 一 组 成 比测 定 〔 〕 〔 一 一 〕 一 在过里 一 卜 的存在下 同样用摩尔 系列 法测定 与 的络 合 比为 , 见 图 图 与 组 成 比测 定 〔 〔 〕 一 ‘ 图 妮 与磺 墓水 杨 酸的络 合 比 。 在 一 卜 过量 情 况 下 , 用 直 线 斜 率 法 测定锯 与磺 基水杨 酸的 络 合 比为 , 见 图 。 综 合 以 上情 况 可证 明三元 络 合 物 的组成为 泥 , 磺 基 水 杨 酸 一 一 。 由于 不 加磺 基 水 杨 酸或其它 有机 酸 , 只 要 有大量 的 硫 酸据存 在 , 也有蓝 色络 合 物形成 , 但 不稳 定 , 很 容 易被一些 有机 酸根 离子 置 换成较 稳 定 的三 元 络 合 物 , 因此 这 些三元 络 合 物是 否一定是按照 。 。 。 。 的 结构式 ‘ ’ , 似 仍 有商榷或进 一步 确证 之 余地 。 八 、 一 一 『一 一 三 元 络合 物用 于 测 定 钢样 中的捉
1.基体元素铁的干扰与掩蔽 基体元素铁是大置存在的,成Fe(【)型式后会 D 与磺基水杨酸形成深红色的络合物,严重干扰铌的测 定。一般利用三元络合物测定钢中铌的方法,皆采用 CyDTA掩蔽Fe(I),有关的报导虽多,但基本 上皆采取加入稍过量(仅约略估计)的CyDTA,但 0.0 CyDTA过量较多会导致吸光度的偏低,引起误差。本 文报导利用Nb(V)一5-Br-PADAP一SS三元络合物 以测定钢样中含铌量,可借Fe(【)与SS形成的清红 《腋省蓝为0意克) 02 色络合物,用0.025M的CyDTA溶液准确滴令到溶液 由深红色变为浅黄色,指示Fe(I)已由Fe(【)一 10 SS络合物变为Fe(I)一CyDTA络合物,即Fe(I) 饰2意升正色液中个纪量(撒克) 已被CyDTA所完全掩蔽,然后以每10毫克钢样多加图9 有铁存在时铌的工作曲 1.00毫升的CyDT A溶液为度(以掩蔽其它共存的干扰 线B与钝铌的工作曲线 A的比较条件与图5同 离子)。在铌含量为铁量的万分之几的条件下,仍可得 (72型分光光度计610 到满意的重现度,只是铌的工作曲线斜率比纯铌的工作 纳米) 曲线斜率略低见图9。 由图9可知有大量铁存在下,此三元络合物体系仍可用于测定铌。 2.其它共存离子的干扰: 试验了25.00毫升显色液中,铌含量为20微克,并含有下列几种钢铁中常见金属离子时 的千扰行为。结果见表1: 表1 共存离子的干扰行为 共存离子 含量 干扰情况 相对偏差 Mni+ 40微克 不干扰 0 Wa+ 2.0毫克 不干扰 0 Mo+ 8毫克 无显著干扰 -1.08% +1.00% Ni+ 100微克 不干扰 0 Cr+ 288微克 无显著干扰 +0.22% 略有干扰 +5.4% A19+ 10毫克 不干扰 0 Cu2+ 100微克 无显著干扰 <+1.0% CyDT A掩蔽 Ti+ 80微克 干扰 与SS形成络合物或 与5-Br-PADAP Va+ 8微克 干扰 及酸根离子形成三 元络合物不能被 C0+ CyDT A掩蔽。 20微克 干扰 [61「a1I81[9] PO:- 308微克 略有干扰 +4.3% +4.7% SO:- 750毫克 手武炎雾大 D未察觉变化 过此量 D渐增加
基体元素铁的千扰与掩蔽 基体元 素 铁是大 存在 的 , 成 “ 型式后 会 几 与磺 基水杨 酸形成深红 色的 络合 物 , 严 重 干扰妮 的测 定 。 一般利 用三元 络 合 物 测 定钢 中泥 的方法 , 皆采 用 掩 蔽 , 有关的 报导 虽多 , 但 基本 上 皆采取加入 稍过盘 仅 约 略估计 的 , 但 过 较多会导致吸 光度的 偏 低 , 引起误 差 。 本 文 报导利用 一 一 卜 一 三元 络 合 物 以测定钢样 中含妮盈 , 可借 与 形成的清红 色络 合 物 , 用 的 溶液 准确滴令到 溶液 由深红 色变为 浅黄 色 , 指示 。 , 已 由 。 , 一 劫 络 合 物变为 一 络 合物 , 即 万 巳被 所完全掩蔽 , 然后 以每 毫克钢样多加 图 毫升的 溶液为度 以掩蔽其它共存 的干扰 离子 。 在妮 含盆为铁 的万分之几 的 条件 下 , 仍可得 到满意的重现度 , 只 是泥 的工 作曲线斜率 比纯泥 的工 作 曲线料率 略低见图 。 念 味 为 克, 』 皿 ‘ 书 每舒‘ 升夏色限中含泥 皿 徽克》 有铁存在 时锐 的工 作 曲 线 与钝锐 的工 作 曲线 的 比较条件与图 同 型分 光光度计 纳米 由图 可知有大最 铁存在下 , 其它共存离子 的 干扰 试验 了 毫升显 色液 中 , 的干扰行为 。 结果见表 表 此三元 络 合物体系仍可用 于 测 定妮 。 泥 含量为 微克 , 并 含有下 列几 种 钢铁 中常见金属 离子 时 共存离子 的干扰 行为 微 克 。 毫克 毫克 干扰 情 况 相对偏 差 不干扰 不干扰 无显著 干扰 一 微 克 不干扰 , 粼微 克 盯 一丽葫 无显著干扰 略有干扰 不 干扰 段 翠 … … 。 无显著 干扰 掩 蔽 【 一 干扰 干扰 干扰 与 形成络 合物或 鼻鬓彝蘸 岔 介 ,擒 ,蔽 。 士一 微克 微克 微 克 微 克 粼微 克 毫克 过此 略有 干扰 不干扰 。 量 愈大 , 干扰愈显著 。 未察觉变化 渐增 加
3.钢样中铌含量的测定: 用Nb(V)一5-Br-PADAP一SS体系三元络合物可测定一些低合金钢等试样。根据上 列试验结果,设计了下列测定手续: 称钢样0.0100克,小烧杯中加1:4硫酸5毫升及2滴浓硝酸,小大加热到冒烟,用少许水 溶解。加入SS-I25毫升,用氢氧化钠水溶液调pH=2.02.1,小心滴入0.025M的CyDT A 水溶液到混合液中红色变浅黄色为止,再过量1.00毫升,再调pH=2.0~2.1,移入50毫升 容量瓶中,用SS-I洗杯壁多次,洗液併入容量瓶到刻度为止。分液20.00毫升,置于25毫升 容量瓶中,加3.00毫升5-Br-PADAP溶液,再以SS-I冲到刻度,摇匀后加热到60℃保温 30分钟,冷却到室温后测定吸光度。此显色液中SS≈0.384M。 工作曲线:以纯铁代钢样,并加入不同量的铌〔可用稀釋后的铌液(【),严格按照上列 手续所列条件(包括SS的浓度,5-Br-PADAP用量,pH,温度及保温时间)制成各份 25.00毫升中含铌5-40微克的显色体系,测定各不同的铌含量的吸光度,制作工作曲线。也 可用已知铌含量的标钢按上述条件制作工作曲线。 4.几份代表性测定试样的结果, 作了86个不同试样,兹将代表性数据列于表2。 表2 试样测定的代表性数据 No 试样名称 已知含铌量% 测得的含铌量% 平均绝对偏差% 人造(含Mn,Mo) 0.100 0.095,0.101,0.101 -0.001 (平均0.099) 人造(含Cr,Mo) 0.150 0.139,0.141,0.140 -0.010 2 (平均0.140) 人造(含Ni,Cu) 0.200 0.195;0.201,0.184 -0.003 (平均0.193) BH1313-1G 0.081 0.087,0.08230.078 +0.001 (10Mn.P.Nb.RE) (平均0.082) 7133低合金钢 0.042 0.050,0.040;0.044 +0.003 5 (平均0.045) 7135低合金钢 0.165 0.175,0.177,0.175 +0.011 (平均0.176) 由上列各个测定数据来看,最大偏差(绝对)为+0.011%及-0.010% 5.含钒钛的钢样中含铌盘的测定: 根据上述溶样条件,溶样后在浓硫酸介质中用磺基水杨酸分光光度法测定钒钛是很便利 的【)【】【7)。在测定钒钛后,如何确定按钒钛的存在量对铌的测定引进校正值,尚待进一 步探索后,另行报导。 137
钢样中妮含量的测定 用 一 一 一 一 体 系三元 络 合物可 测 定一些低 合金钢等试样 。 根据上 列 试验结果 , 设计 了下列 测 定手续 称 钢样。 克 , 小烧杯 中加 , 硫 酸 毫升及 滴浓硝酸 , 小大加热 到冒烟 , 用 少许水 溶解 。 加 入 一 毫升 , 用 氢氧化钠 水 溶液调 , 小心滴入 的 水 溶液 到 混 合液 中红 色变浅黄 色为 止 , 再过量 毫 升 , 再调 。 , 移入 毫升 容量 瓶 中 , 用 一 洗杯壁 多次 , 洗液拼入 容量 瓶 到刻度为止 。 分液 毫升 , 置 于 毫升 容 瓶 中 , 加 毫升 一 一 溶液 , 再 以 一 冲到刻度 , 摇匀后 加热 到 ℃ 保温 分钟 , 冷却到室 温后 测 定吸光度 。 此 显 色液 中 、 。 工作 曲线 以 纯 铁代钢样 , 并加入 不 同量 的泥 〔可用 稀释后 的泥 液 〕 , 严格按 照上列 手续所列 条件 包括 的浓度 , 一 一 用量 , , 温 度及 保温 时 间 制 成 备份 毫升 中含泥 一 微 克的显 色体 系 , 测 定各不 同 的泥含量 的吸 光度 , 制 作工作 曲线 。 也 可用 巳知泥 含量 的标钢按上述条件制 作工 作 曲线 。 几 份 代表 性测 定试样 的 结果 作 了 个 不 同试样 , 兹 将代表 性数据列 于 表 。 表 试样 测 定 的代表性数据 试 样 名 称 巳知 含泥量 测得 的 含泥最 平 均绝 对偏 差 人造 含 , 人造 含 , , , 平均 , , 平均 , 平 均 一 一 人造 含 , 一 一 , , 平 均 低 合金 钢 , 平均 低 合金 钢 , , 平 均 由上列 各个测 定数据来看 , 最大偏 差 绝对 为 。 及 一 含钒钦 的钢样 中 含泥量 的测 定 根 据 上述溶样条件 , 溶样后 在 浓硫 酸介质 中用磺 荃 水 杨 酸分 光 光 度法 测 定钒 钦是很便利 的 ‘ 〕 〔 〔 。 在 测 定钒 钦后 , 如何确定按钒 钦 的存在量 对泥 的 测 定 引进 校正值 , 尚待进一 步探索后 , 另行 报导
九、Nb一5-Br-PADAP一SS三元络合物用于测定铝合金中的能: 1.共存离子的干扰行为, 试验了25.00毫升显色液中,含铌20微克时,含铝(10毫克),锌(600徽克),镁(200 微克),铜(100微克)及箝(20微克)的干扰行为。结果除铜需用1.00毫升的0.025M CyDTA掩蔽外,其余离子并不干扰铌的测定。 2.铝合金试样中铌的测定: 根据上列试验结果,设计了下列测定手续。 称试样0.0500克置于小烧杯中,加入混酸20毫升,小火加热溶解后,再小火加热到冒 烟,用少量水洗杯壁后,再冒烟一次。稍冷后,加水10毫升溶解,再加SS-I50毫升,调pH =2.0~2.1移入100毫升容量瓶中,以SS-I洗杯壁多次,洗液并入容量瓶,直到刻度为止。 分液20.00毫升放入25毫升容量瓶中,加0.025M的CyDT A1.00毫升,5-Br-PADPA溶液 3.00毫升,以SS一I冲至刻度,摇匀后加热到60℃并保温30分钟,测定吸光度。 制工作曲线可称纯铝,如上法溶液并分液后,各份加入不同量的铌液(Ⅱ),严格按照 上述条件显色后,测定吸光度,绘制工作曲线。 作了铝合金试样3个,绝对偏差Nb%<0.02% 参考文献 (1 Babko.A.K.,Talanta,15,721(1968) (2)Pilipenko.A.T.Tananaiko,M.M.,Talanta,21,501(1974) 〔3)史慧明,何锡文,张贵珠,高等学校化学学报,1,64(1980) (4)EHHcoB.C.B.ycnexn XHMun,44,1537(1975) 〔5)陈华序,黄芷芳,化学学报31,.6,458(1965) 〔6)陈华序,姚家瑜,黄芷芳,北京钢铁学院论文集64123(1964) 〔7)陈华序,姚家瑜,沈凤韻,黄芷芳,北京钢铁学院学报1981.恤2127:理化检验杂 志s7.3,59(1981)摘要。 〔8)ΓyceB,C.H,LanaToBa,Γ.Γ.,KAX22,686(1968) (9)Tycen,C.M,KupoxnHa,H.H.,AX24,210(1969) 138
九 、 一 一 一 一 三 元 络合物用子洲定招合全中的拐 共存 离子 的干扰 行为, 试验 毫升显 色液 中 , 含泥 微 克时 , 含铝 毫克 , 锌 徽 克 , 镁 微克 , 铜 微 克 及错 微 克 的干扰 行为 。 结果除铜需用 毫升 的 。 掩 蔽外 , 其 余 离子 并不干 扰 泥 的 测定 。 铝 合金 试样 中泥 的测定 根据上列 试验 结果 , 设计 了下列 测定手续 。 称试样 克置于 小烧 杯 中 , 加入 混 酸 毫升 , 小 火加热 溶解后 , 再小火加热 到 冒 烟 , 用 少里 水 洗 杯壁后 , 再 冒烟 一次 。 稍冷后 , 加水 毫升溶解 , 再加 一 毫升 , 调 移入 毫升容量 瓶 中 , 以 一 洗 杯壁 多次 , 洗液 并入 容盆 瓶 , 直到刻度为止 。 分液 毫升放入 毫升 容量瓶 中 , 加。 的 毫升 , 一 一 溶液 毫升 , 以 一 冲至 刻度 , 摇匀后 加热 到 ℃ 并保温 分钟 , 测定吸光度 。 制工 作 曲线可称纯 铝 , 如 上法 溶液并分液后 , 各份 加入不 同 的妮液 , , 严格按照 上述条件显 色后 , 测定 吸光度 , 绘 制工 作 曲线 。 作了铝 合金 试样 个 , 绝对偏差 参 考 文 献 , ‘ , 肠 , , , , , 史 慧 明 , 何锡文 , 张 贵珠 , 高等学校化学学报 , , 几 , 几 从 , 一 , 陈华序 , 黄 芷芳 , 化学学报 一, 地 , 陈华序 , 姚家瑜 , 黄 芷芳 , 北京钢 铁学 院论文 集 陈华序 , 姚家瑜 , 沈凤 胡 , 黄 芷芳 , 北京钢 铁学院学报 地 , 理化检验 杂 志 取 , 摘要 。 , , 工 几 , , 袱 , 。 , 乡 , 幻 , , 水 , 、声气、矛产沙,‘胜 〔 了尹沪、 〔 〕 〔 〕