甲基橙-溴酸鉀體系催化褪色光度法測定痕量銅

夏 瓊

(安化縣渣滓溪礦業(yè)有限公司，湖南安化413500)

0 前言

銅屬元素周期表中的第I副族元素，它的化學(xué)符號是Cu(拉丁語:Cuprum)，是六大基本金屬之一.它的原子序數(shù)是29，相對原子質(zhì)量是63.45，是一種過渡金屬.有些銻礦床中伴生有痕量至微量銅.

銅是人體必需的重要的微量元素之一，銅(II)由于能與蛋白質(zhì)結(jié)合在一起形成血漿銅藍(lán)蛋白或含銅酶如超氧化物歧化酶等，是人體中多種酶的活性成分之一，對人體的新陳代謝有重要的調(diào)節(jié)作用.例如，銅元素有促進(jìn)正常黑色素形成及維護(hù)毛發(fā)正常結(jié)構(gòu)的功能，人體缺銅將導(dǎo)致少年白頭，有的還會出現(xiàn)骨質(zhì)疏松，白細(xì)胞減少;小兒缺銅，容易引起抽風(fēng);銅參與造血過程，促進(jìn)鐵由“鐵庫”進(jìn)入造血“機(jī)器”——骨髓之中，以加速血紅蛋白和卟啉的合成，一旦缺銅，會導(dǎo)致血紅蛋白合成產(chǎn)生障礙;銅還會抑制紅細(xì)胞的發(fā)育，影響鐵的代謝［1］.因而建立一個簡便、快速、靈敏地測定銅的方法具有一定的實際意義和重要的社會意義.

目前食品中銅含量的測定主要有原子吸收法、分光光度法、催化動力學(xué)光度法和散射光譜法等方法［2-16］.利用甲基橙-溴酸鉀催化褪色光度法測定痕量銅尚未見相關(guān)報道.

1 材料與方法

1.1 實驗儀器與試劑

1.1.1 實驗儀器

WFJ7200型可見分光光度計(龍尼柯(上海)儀器有限公司)

LabTech紫外-可見分光光度計(北京萊伯泰科儀器有限公司)

DK-98-ⅡA型電熱恒溫水浴鍋(天津市泰斯特儀器有限公司)

1.1.2 試劑

純銅(w＞99.9%)，溴酸鉀(基準(zhǔn)試劑，0.005mol/L)，甲基橙(0.0002mol/L)、硫酸、磷酸、鹽酸、硝酸、無水乙醇.所用試劑除標(biāo)明外其余均為分析純，實驗用水為蒸餾水.

1.2 實驗方法

取2支25mL的比色管，在其中一支加入一定量的 Cu2+標(biāo)準(zhǔn)溶液(稱為催化體系)，另一支不加(稱為非催化體系)，再分別向兩支管中各加入一定量的溴酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液、甲基橙溶液和一定量的酸，均用蒸餾水稀釋至10mL，在一定溫度下放置一定時間(加熱的到時取出，流水冷卻至室溫);以催化體系溶液為參比，于測定波長下用1cm的比色皿測定兩個體系的吸光度差值ΔA.

2 結(jié)果和討論

2.1 測定波長的確定

配制不同的溶液體系，以蒸餾水為參比于LabTech紫外-可見分光光度計上分別進(jìn)行掃描，得到吸收曲線如圖1所示.

圖1 吸收曲線Fig.1 Absorption curve

由圖1可知，催化體系和非催化體系的吸收曲線形狀類似、最大吸收波長均在508nm處，故選用508nm作為測定波長.

2.2 甲基橙與溴酸鉀溶液用量的確定

甲基橙與溴酸鉀的用量以未加銅溶液的吸光度與加銅后溶液的吸光度的差值落在0.2 ～0.8 較好.經(jīng)實驗確定0.0002mol/L甲基橙溶液的用量為 5.00ml，0.005mol/L溴酸鉀溶液的用量為0.50ml.

正說著，北面槍聲爆豆一般響了起來。陳大勇知道掩護(hù)他們的浙南游擊隊動手了。聽到槍聲，少佐條件神經(jīng)反射地抽出手槍。吳參謀見狀，抬手就是一槍，把少佐打倒在地，周圍的鬼子見了，哇哇亂叫，頓時槍聲響成一片。

2.3 銅標(biāo)準(zhǔn)溶液用量的確定

根據(jù)加銅離子溶液后體系褪色的程度確定條件實驗中0.10g/L銅標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量為 2.50ml.

2.4 酸介質(zhì)及酸度的確定

取8支25mL的比色管各加入一定量(3.2中確定)的甲基橙與溴酸鉀溶液，再在其4支加入一定量(3.3中確定)的銅離子標(biāo)準(zhǔn)溶液，其余4支不加，催化體系與非催化體系兩兩對應(yīng)，分別加入2mol/L的鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸各1.00ml，10支管均用蒸餾水稀釋至25ml，在35℃中放置20min，以催化褪色體系溶液為參比，用1cm的比色皿測定不同酸度的催化體系與非催化體系之間的吸光度差值ΔAi.相關(guān)實驗數(shù)據(jù)見表1.

表1 1ml 2mol/L的各種酸對褪色反應(yīng)的影響Tab.1 Effects of different acid on decolor reaction

由表1可知，硝酸的效果較好，故確定酸介質(zhì)為硝酸.

于25mL的比色管中分別加入1.00ml、2.00ml、3.00ml、4.00ml、5.00ml的硝酸同樣操作，測得吸光度的差值見表2.

表2 不同體積的硝酸對褪色反應(yīng)的影響Tab.2 Effects of nitric acid on decolor reaction

由表2可知，硝酸體積為2.00ml以上時，溶液體系的吸光度差值變化不明顯，故選定硝酸體積為2.00ml.

2.5 反應(yīng)溫度的確定

取14支25ml的比色管各加入一定量(3.2中確定)的甲基橙、溴酸鉀溶液和一定量(3.4中確定)的酸，其中7支加入一定量(3.3中確定)的銅離子標(biāo)準(zhǔn)溶液，另外7支不加，14支管均用蒸餾水稀釋至25ml，催化體系與非催化體系兩兩對應(yīng)分別于35℃、40℃、45℃、48℃、50℃、65℃、80℃ 下放置20min，加熱的到時取出流水冷卻至室溫.以催化體系溶液為參比，用1cm的比色皿測定不同溫度下的催化體系與非催化體系之間的吸光度差值ΔAi，得到相關(guān)實驗數(shù)據(jù)見表3.

表3 溫度對褪色反應(yīng)的影響Tab.3 Effects of temperature on decolor reaction

由表3可知，溫度在50℃以上時，溶液體系的吸光度差值變化不明顯，故選定反應(yīng)溫度為50℃.

2.6 反應(yīng)時間的確定

取12支25ml的比色管各加入一定量(3.2中確定)的甲基橙與溴酸鉀溶液和一定量(3.4中確定)的酸，其中6支加入一定量(3.3中確定)的銅離子標(biāo)準(zhǔn)溶液，12支管均用蒸餾水稀釋至25ml，催化體系與非催化體系兩兩對應(yīng)，于50℃下分別放置10min、15min、20min、25min、30min、40min后流水冷卻，以催化體系溶液為參比，用1cm的比色皿測定不同時間的催化體系與非催化體系之間的吸光度差值ΔAi.相關(guān)實驗數(shù)據(jù)見表4.

表4 時間對褪色反應(yīng)的影響Tab.4 Effects of time on decolor reaction

由表4可以看出，反應(yīng)10 min以后，吸光度差值變化不明顯，故確定適宜反應(yīng)時間為15 min.

2.7 干擾離子的影響

參照實驗方法加入干擾離子進(jìn)行實驗，結(jié)果表明，對于該體系320mg/L以下的Na+無干擾，80mg/L以下的 Ca2+無干擾，320mg/L以下的Mg2+不干擾測定，當(dāng)Fe2+濃度為80mg/L時，甲基橙全部褪色，所以Fe2+干擾測定.

2.8 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

按實驗方法分別取不同量的銅標(biāo)準(zhǔn)溶液依據(jù)確定的實驗條件進(jìn)行測定，以ΔA為縱坐標(biāo)，銅離子濃度為橫坐標(biāo)繪制工作曲線，如圖2所示.

圖2 銅離子標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.2 Standard curve of Cu2+

由圖2可知，線性范圍為0.2mg/L～16mg/L，線性回歸方程為 ΔA=0.0508+0.0664c，相關(guān)系數(shù) R=0.9979，線性關(guān)系良好.

2.9 精密度實驗

按實驗方法根據(jù)確定的實驗條件進(jìn)行8次平行實驗，將實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為1.3%，說明該方法的精密度比較高.

2.10 樣品分析

取2.00mL水樣放入25mL的比色管中，按實驗方法測定吸光度，計算銅含量，同時做加標(biāo)回收實驗，測定結(jié)果見表5.

表5 樣品加標(biāo)回收實驗Tab.5 Recoveries for copper

由表5可知，樣品中未檢出銅，樣品加標(biāo)回收率在97.5% ～112.8%，結(jié)果滿意.

3 結(jié)論

銅離子催化溴酸鉀氧化甲基橙反應(yīng)的適宜條件為:測定波長為508nm，適宜酸度為2.00ml 2mol/L的硝酸;適宜溫度為50℃;適宜時間為15min;銅含量在0.2mg/L～16mg/L范圍內(nèi)，線性關(guān)系良好;試樣加標(biāo)回收率為97.5% ～112.8%，準(zhǔn)確度較高;RSD為1.3%(n=8)，精密度較高.該方法能用于痕量銅的測定.

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