賈治芳，樊月琴，王科偉，孟雙明，郭 永，馮 鋒

（山西大同大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，山西 大同 037009）

鉬是植物和動(dòng)物生命活動(dòng)中十分重要的微量元素,其濃度在一定范圍內(nèi)對(duì)生物有積極作用,過(guò)量則會(huì)危害健康。因此測(cè)定食品、水、環(huán)境中鉬的含量具有重要意義。目前測(cè)定微量鉬的方法主要有分光光度法[1-2]和原子吸收光譜法[3]。其中分光光度法大致可分3類(lèi):①偶氮類(lèi)試劑光度法,多以三元混配顯色反應(yīng)體系用于鉬的測(cè)定[4];② Mo(Ⅵ)-熒光酮類(lèi)試劑光度法[5];③ Mo(Ⅵ)-硫法。Mo(Ⅵ)硫法是在硫氰酸鹽光度法基礎(chǔ)上做了較大的改進(jìn),采用硫氰酸根作配位體與三苯甲烷類(lèi)染料形成三元絡(luò)合體系[6],從而提高了靈敏度,且選擇性好,得到了廣泛應(yīng)用。在這3大類(lèi)顯色劑中,硫氰酸鹽法應(yīng)用較廣泛,但色澤不夠穩(wěn)定,而熒光酮類(lèi)試劑以其具有高靈敏度和良好的選擇性的優(yōu)點(diǎn),在鉬的光度分析中被廣泛應(yīng)用。

研究表明熒光酮試劑顯色性能不僅取決于試劑與金屬離子作用的功能團(tuán),而且一定程度上取決于分子中的各種取代基,不同取代基的引入和組合直接影響顯色反應(yīng)的靈敏度和選擇性[7]。于是我們合成了多取代的新試劑4-羥基-3-對(duì)硝基苯偶氮基苯基熒光酮,其結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖1。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

儀器:721型分光光度計(jì)(山東高密彩虹分析儀器有限公司);pHS-3C精密pH計(jì)(上海大普儀器有限公司);SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵(鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司);數(shù)顯恒溫水浴鍋 (菏澤市石油化工儀器廠)。

圖1 4－羥基-3-對(duì)硝基苯偶氮基苯基熒光酮結(jié)構(gòu)式

試劑：Mo(Ⅵ)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(1 mg/mL):稱(chēng)取低溫干燥后的鉬酸銨[(NH4)6Mo7O24·4H2O]1.84 g,水溶后加硫酸90 mL酸化,冷卻后定量轉(zhuǎn)移到1000 mL容量瓶中,此溶液含Mo1 mg/mL,實(shí)驗(yàn)中根據(jù)具體情況進(jìn)行稀釋。

表面活性劑TritonX-100(2%,v/v):取10 mL曲拉通,用水稀釋,加熱使之溶解,定容到500 mL的容量瓶中。

HAc-NH3緩沖溶液:取12 mL冰醋酸,溶解到200 mL蒸餾水中;取13.5 mL濃氨水溶解到200 mL蒸餾水中。然后將上述兩種溶液混合。用酸度計(jì)測(cè)量其pH值為4.68。

顯色劑溶液 (1×10-4g/mL):用電子天平稱(chēng)取已制備的提純后的4-羥基-3-偶氮苯對(duì)硝基熒光酮0.025 g,用無(wú)水乙醇溶解后定容到250 mL容量瓶中。

其它試劑均為分析純,水為二次蒸餾水。偏三酚三乙酸酯和4-羥基-3-對(duì)硝基苯偶氮基苯甲醛的合成見(jiàn)文獻(xiàn)[8－9]。

1.2 4-羥基-3-對(duì)硝基苯偶氮基苯基熒光酮的合成

稱(chēng)取偏三酚三乙酸酯6.40 g于干燥的三頸瓶中,加入30 mL乙醇溶液(95%)加熱使之溶解。量取4 mL的濃硫酸溶液,邊攪拌邊緩慢加入上述溶液中,控制溫度在50℃ 左右。加入3.43 g 4-羥基-3-對(duì)硝基苯偶氮基苯甲醛,繼續(xù)攪拌,隨著反應(yīng)的進(jìn)行體系顏色會(huì)加深,使體系反應(yīng)約6 h,在常溫下靜置3～5 d,析出深紅色沉淀,用真空泵進(jìn)行抽濾,沉淀用蒸餾水清洗3次,干燥,稱(chēng)量得到目標(biāo)化合物,產(chǎn)率為93%。合成步驟具體見(jiàn)圖2。

圖2 4－羥基-3-3對(duì)硝基苯偶氮基苯基熒光酮的合成步驟

1.3 4-羥基-3-對(duì)硝基苯偶氮基苯基熒光酮與鉬的顯色反應(yīng)

于25 mL的容量瓶中,依次加入不大于16.2 μg鉬Mo(Ⅵ)的標(biāo)準(zhǔn)溶液,3.0 mL體積分?jǐn)?shù)2% 的TritonX-100 溶液,5.0 mL pH 為 4.68 的 HAc-NH3緩沖溶液,11.0 mL濃度為1×10-4g/mL顯色劑用蒸餾水定容,以試劑空白作參比,用1 cm比色皿于540 nm波長(zhǎng)處測(cè)定其吸光度。

2 結(jié)果與討論

2.1 絡(luò)合物吸收光譜

在pH為4.68的HAc-NH3緩沖溶液介質(zhì)中,在TritonX-100表面活性劑作用下,鉬與顯色劑發(fā)生靈敏的顯色反應(yīng),形成紅色絡(luò)合物。絡(luò)合物的最大吸收波長(zhǎng)在540 nm,相應(yīng)的試劑空白的最大吸收峰在520 nm，見(jiàn)圖3。因此本實(shí)驗(yàn)選定540 nm為測(cè)定波長(zhǎng)。

圖3 吸收曲線

2.2 顯色劑用量的選擇

顯色劑用量對(duì)絡(luò)合反應(yīng)有很大的影響,實(shí)驗(yàn)表明,1×10-4g/mL的顯色劑的乙醇溶液用量在10～12mL范圍內(nèi),與Mo(Ⅵ)絡(luò)合形成的配合物吸光度值最大且恒定。所以本文采用顯色劑11 mL為實(shí)驗(yàn)用量。

2.3 顯色時(shí)間及絡(luò)合物的穩(wěn)定性

實(shí)驗(yàn)表明,室溫條件下,當(dāng)反應(yīng)體系定容后,Mo(Ⅵ)與顯色劑10 min后顯色完全且絡(luò)合物至少可以穩(wěn)定6 h,所以實(shí)驗(yàn)采用10 min為顯色時(shí)間。

2.4 表面活性劑及用量的選擇

按實(shí)驗(yàn)方法對(duì)CTMAB微乳液、聚乙烯醇、Tween-20，Tween-60，Tween-80，OP，十二烷基硫酸鈉(SLS)，SDBS，TritonX-100，氯代十六烷基吡啶(CPC)，溴代十六烷基吡啶(CPB)等表面活性劑對(duì)配位顯色反應(yīng)的影響進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明:選用TritonX-100時(shí),體系的靈敏度和穩(wěn)定性較好。2%的 TritonX-100用量在 2.0～ 4.0 mL之間時(shí),吸光度最大且恒定。故本實(shí)驗(yàn)采用3.0 mL的TritonX-100溶液。

2.5 緩沖溶液用量的選擇

按實(shí)驗(yàn)方法其它量固定不變的情況下加入不同量的pH 4.68的HAc-NH3緩沖溶液進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果表明,緩沖溶液的用量在4～6 mL時(shí),體系的吸光度基本不變.。本實(shí)驗(yàn)選用5 mL的HAc-NH3緩沖溶液。

2.6 共存離子的影響

對(duì)1.1 mg Mo(Ⅳ),相對(duì)誤差不大于 ±5% 時(shí),共存離子的允許量(以mg計(jì)):Na+(20),K+(20),Mg2+(10)；Al3+，Ca2+(4)；Si4+,Fe3+，Cu2+，Mn2+，Pb2+，Cd3+，Ni2+(1)；Zn2+,PO43-(5)。

2.7 工作曲線

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,按實(shí)驗(yàn)最佳顯色條件,Mo(Ⅵ)的含量在0～20 μg/25 mL范圍內(nèi)時(shí)符合郎伯比爾定律。工作曲線的回歸方程為 A=0.0293 C-4.5 × 10－3,相關(guān)系數(shù)為R=0.9988,按比爾定律求得的表觀摩爾吸光系數(shù) ε =7.3 × 104L/(mol·cm)。繪制的工作曲線如圖4所示。

圖4 工作曲線

2.8 樣品分析

稱(chēng)取10 g樣品置于瓷坩堝中,在600℃下加熱至無(wú)色,剩余物用 2.0 mol/L 硝酸 10.0 mL 溶解,滴加0.1%KMnO4溶液2滴,使鉬均轉(zhuǎn)化為 Mo(IV)。在上述溶液中加入適量1%尿素溶液去除反應(yīng)過(guò)量的KMnO4直至溶液紫色完全消失,再加熱去除過(guò)量的尿素。然后根據(jù)前面所述的測(cè)定方法測(cè)定鉬,在工作曲線上查出樣品中鉬的量,并計(jì)算樣品中鉬的含量,測(cè)定結(jié)果分別列于表1。

表1 植物組織中鑰的測(cè)定/(μg·g-1)

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)4-羥基-3-對(duì)硝基苯偶氮基苯基熒光酮試劑與鉬的顯色反應(yīng),確定了顯色反應(yīng)的最佳條件。在pH為4.68的HAc-NH3緩沖溶液與表面活性劑TritonX-100的存在下,鉬與熒光酮試劑形成了穩(wěn)定的紅色絡(luò)合物。顯色反應(yīng)具有良好的靈敏度和選擇性,可不經(jīng)分離直接測(cè)定植物中的鉬,精密度好、準(zhǔn)確率高、方法簡(jiǎn)便靈敏，且測(cè)定結(jié)果滿(mǎn)意。

[1]Baralkiewicz D,Siepak J.Determination of trace amounts of molybdenum in water samples by graphite furnace atomic absorption spectrometry with multiple injections and cool down step[J].Anal Chim Acta,1997,353(1):85-89.

[2]李艷輝,許興友,馬衛(wèi)興，等.微乳液增敏5′-硝基水楊基熒光酮分光光度法測(cè)定痕量鎵[J].冶金分析,2008,28(8):63-65.

[3]Comitre A L D,Reis B F.Liquld-liquld extraction Procedure exploiting multicommutation in flow system for the determination of molybdenum in Plants[J].Anal Chim Acta，2003,479(2),185-190.

[4]劉慧珍,李在均,劉麗萍,等.9-(2-羥基-5-偶氮對(duì)甲苯)苯基熒光酮與鉬顯色反應(yīng)的研究及應(yīng)用[J].冶金分析,2007,27(3):33-35.

[5]周振太,潘教麥.二溴鄰硝基苯基熒光酮光度法測(cè)定鉬[J].冶金分析,1998,18(6):42-43.

[6]黃辰龍,戚文彬.環(huán)糊精對(duì)顯色反應(yīng)的作用及其應(yīng)用-V.鉬-硫氰酸鹽-孔雀綠體系[J].分析試驗(yàn)室,1989,8(5):21-25.

[7]張華山,傅庸美.新取代苯基熒光酮試劑的合成及其性質(zhì)的研究Ⅱ:新型取代苯基熒光酮與金屬離子顯色反應(yīng)的研究 [J].1995,17(4):201-204.

[8]于秀蘭,田松濤.苯基熒光酮類(lèi)顯色劑在光度分析中的應(yīng)用[J].中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué),2011,2(1):31-38.

[9]楊飛,胡泉源,祁小云,等.八極分子2,4,6-三[-{4-[N-乙基-N-(2-羥乙基)]氨基苯偶氮基}苯乙烯基]均三嗪的合成[J].合成化學(xué),2011,19(2)：222-224.