雙波長雙指示劑催化光度法測定中藥材中的痕量銅

葛笑蘭，謝英劍

（亳州師范高等?？茖W(xué)校 理化系，安徽 亳州 236800）

雙波長雙指示劑催化光度法測定中藥材中的痕量銅

葛笑蘭，謝英劍

（亳州師范高等?？茖W(xué)校 理化系，安徽 亳州 236800）

文章研究在硫酸介質(zhì)中，利用銅催化過氧化氫氧化甲基橙和亮綠褪色的反應(yīng)體系.探討該褪色指示反應(yīng)的最佳實(shí)驗(yàn)條件，在此基礎(chǔ)上建立高靈敏度測定痕量銅的動(dòng)力學(xué)分析新方法.通過對該反應(yīng)催化體系和非催化體系吸光度的測定，確定該體系的最大吸收峰位于波長510 nm和640 nm處.工作曲線的線性范圍：0.100～2.00 μg/25mL.檢出限：3.64×10-9g/mL，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差：1.2%.本方法體系穩(wěn)定，靈敏度高，選擇性好，用于亳州道地藥材中痕量銅的測定，結(jié)果較為滿意.

銅；雙指示劑；催化光度法；甲基橙；亮綠；中藥材

亳州是聞名遐邇的“中華藥都”，是名符其實(shí)的全國最大的中藥材集散地.目前對于亳州道地藥材的研究基本處于空白，尤其是藥材中微量元素的測定幾乎未見報(bào)道.銅是人體健康不可或缺的微量元素之一，是人體中多種酶的組分，參與造血過程，影響新陳代謝和生長繁殖，有助于增強(qiáng)人體抵抗力等等.銅含量過低會(huì)引起一系列生理現(xiàn)象的紊亂，但過多也會(huì)造成銅中毒，故研究藥材中銅含量的測定有非常重要的意義.

目前對銅測定的研究有許多方法，其中催化動(dòng)力學(xué)光度法因儀器設(shè)備簡單，靈敏度高且操作簡便等優(yōu)點(diǎn)有較多的應(yīng)用［1-3］，但這些方法多半是采用單指示劑在單波長下進(jìn)行測定，要進(jìn)一步提高方法的靈敏度往往較為困難.用雙指示劑體系在雙波長下進(jìn)行測定的方法［4-6］，將指示反應(yīng)的變化信號(hào)進(jìn)行疊加，使得檢測的靈敏度成倍提高，開辟了提高催化動(dòng)力學(xué)褪色光度分析法靈敏度的一條新途徑.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

UV-3600（日本島津）；722S型分光光度計(jì)（上海精密科學(xué)儀器有限公司）；1810-B型石英自動(dòng)雙重純水蒸餾器（金壇市杰瑞爾電器有限公司）；FA2004型電子天平（上海良平儀器儀表有限公司）；HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋（國華電器有限公司）.

雙氧水（H2O2）：6%（V/V）；H2SO4：0.05 mol/L；

甲基橙：5.0×10-4mol/L；亮綠：0.10%；銅標(biāo)準(zhǔn)溶液：1.00 μg/mL.

以上所用試劑均為分析純，水為蒸餾水.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

取兩支25 mL具塞玻璃比色管，分別依次加入0.9 mL 5.0×10-4mol/L的甲基橙溶液，1.9 mL 0.1%的亮綠溶液，3.5 mL 0.05 mol/L的H2SO4溶液，3.5 mL 6%的雙氧水溶液，于其中一支比色管內(nèi)加入一定量的銅離子標(biāo)準(zhǔn)溶液，另一支不加.然后，以蒸餾水定容至刻度線，塞緊，搖勻.同時(shí)置于沸水浴中加熱25 min后立即取出用自來水淋沖冷卻3 min.移入玻璃比色皿中，用蒸餾水作為參比，在722S型分光光度計(jì)上于510 nm和640 nm波長處測定其非催化體系吸光度A和催化體系吸光度A0.再分別計(jì)算ΔA510=A0510-A510，ΔA640=A0640-A640，ΔA=ΔA510+ΔA640.

2 結(jié)果與討論

2.1 吸收光譜曲線

取0.1 μg銅離子標(biāo)準(zhǔn)按實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行操作，在UV-3600上掃描非催化和催化體系的吸收光譜曲線，結(jié)果見圖1.掃描結(jié)果顯示，反應(yīng)體系在波長510 nm和640 nm處有最大吸收值，且此時(shí)吸光度差值最大，說明Cu2+對雙氧水氧化指示劑甲基橙和亮綠褪色具有明顯的催化作用，故本文選擇510 nm和 640 nm作為實(shí)驗(yàn)測定的波長.

1-非催化體系 2-催化體系圖1 吸收光譜1-cataytic system 2-uncatalitic systemFig.1 Absortion spectra

2.2 H2SO4濃度的選擇

改變硫酸的濃度使其在0.01-0.5 mol/L之間取點(diǎn)，固定其他條件和試劑用量不變，按實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測定.結(jié)果表明，當(dāng)硫酸濃度為0.05 mol/L時(shí)，ΔA最大，催化效果最為明顯，故本實(shí)驗(yàn)選擇H2SO4濃度為0.05 mol/L.

2.3 H2SO4用量的選擇

固定其他條件和試劑用量，在3.0-6.5 mL范圍內(nèi)改變硫酸的用量，每間隔0.5 mL取點(diǎn)，按實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn).測定結(jié)果顯示：當(dāng)硫酸用量為3.5 mL時(shí)，催化反應(yīng)效果最明顯，ΔA值最大，故本實(shí)驗(yàn)選擇3.5 mL作為H2SO4的最佳用量.

2.4 雙氧水用量的選擇

固定其他條件不變，改變雙氧水的用量按實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn).用量改變在1.5～5.0 mL范圍之內(nèi)，每間隔0.5 mL測定一次.結(jié)果表明，ΔA值隨雙氧水用量的改變先增大后減小，當(dāng)用量為3.5 mL時(shí)ΔA值最大，催化效果最明顯.故本實(shí)驗(yàn)選擇3.5 mL作為過氧化氫的最佳用量.

2.5 甲基橙用量的選擇

按實(shí)驗(yàn)方法，固定其他條件不變，改變甲基橙的用量在0.5-1.2 mL之間進(jìn)行實(shí)驗(yàn).結(jié)果表明，在0.5-0.9 mL范圍內(nèi)，ΔA值隨甲基橙用量的增加而增加，當(dāng)用量大于0.9 mL時(shí)，ΔA又逐漸減小.為使催化效果最為明顯，本實(shí)驗(yàn)選擇甲基橙的最佳用量為0.9 mL.

2.6 亮綠用量的選擇

固定其他條件和試劑用量不變，間隔0.1mL改變甲基橙的用量在1.6-2.3 mL之間按實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn).測定結(jié)果表明，當(dāng)甲基橙的用量為1.9 mL時(shí)，非催化體系和催化體系的吸光度差值ΔA值最大，此時(shí)催化效果最為明顯，故本實(shí)驗(yàn)選擇甲基橙的用量為1.9 mL.

2.7 反應(yīng)時(shí)間的選擇

改變體系反應(yīng)的時(shí)間，保持其他實(shí)驗(yàn)條件不變，按實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn).結(jié)果表明，在14-30 min，吸光度差值ΔA隨反應(yīng)時(shí)間的延長先增大后趨平又略有減小，基本保持不變.為節(jié)省反應(yīng)時(shí)間，故本實(shí)驗(yàn)選擇平臺(tái)開始的25 min作為反應(yīng)時(shí)間.

2.8 反應(yīng)溫度的選擇

固定其他條件和試劑用量不變，改變反應(yīng)體系溫度按實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測定.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，反應(yīng)溫度低于80℃時(shí)，ΔA值很小，幾乎沒有催化作用.反應(yīng)溫度高于80℃時(shí)，ΔA值隨溫度升高不斷增大，為便于控制反應(yīng)條件，故本實(shí)驗(yàn)選擇沸水浴，即100℃為反應(yīng)溫度.

2.9 工作曲線

在最佳的實(shí)驗(yàn)反應(yīng)條件下，分別取不同量的銅標(biāo)準(zhǔn)溶液按實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別測定非催化體系和催化體系的吸光度，計(jì)算其差值ΔA并繪制工作曲線.結(jié)果如圖2、圖3所示.圖2為反應(yīng)體系在510 nm下的工作曲線，Cu2+含量在0.100-2.00 μg/25mL范圍內(nèi)與ΔA呈線性關(guān)系，其線性回歸方程分別為：ΔA510= 0.361 1CCu+0.398 2，相關(guān)系數(shù)R=0.991 2.

圖2 510 nm處的工作曲線Fig 2 Working curve at 510 nm

圖3 640 nm處的工作曲線Fig 3 Working curve at 640 nm

圖3為在波長為640 nm下的工作曲線，Cu2+含量在0.100-2.00 μg/25mL范圍內(nèi)與ΔA呈良好的線性關(guān)系，其線性回歸方程為：ΔA640=0.197 8CCu+0.118 4，相關(guān)系數(shù)R=0.992 1.

結(jié)果表明，在雙波長條件下，Cu2+含量在0.100-2.00 μg/25mL范圍內(nèi)與ΔA呈良好的線性關(guān)系（見圖4），其線性回歸方程分別為：ΔA總=0.558 9 CCu+0.516 7，相關(guān)系數(shù)R=0.991 9.

圖4 510 nm和640 nm下的工作曲線Fig 4 Working curve at 510 nm and 640 nm

精密度與檢出限：按試驗(yàn)方法平行測定10次，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.2%，方法檢出限為：3.64×10-9g/mL.

2.10 共存離子的影響

本文在最佳的實(shí)驗(yàn)條件下，對常見共存離子進(jìn)行了干擾影響的測定.測定結(jié)果表明，當(dāng)要求控制相對誤差在±5%以內(nèi)，銅離子含量為0.5μg/25mL時(shí)，其他共存離子的最大允許存在量分別為：2 000倍的NO2-、Al3+、Na+、Mn2+、Ca2+、NH4+、Mg2+、NO3-、Pb2+；1 500倍的SO32-、Zn2+、SO42-、Cd2+；1 000倍的Mo（VI）；500倍的Hg2+、Bi3+；200倍的I-、Cr3+、K+；100倍的Ba2+、F-；50倍的Cr6+、V5+；10倍的Ag+；1倍的Fe3+.由此可見常見離子均不對測定結(jié)果產(chǎn)生干擾，故本方法的選擇性較高，可用于大多數(shù)實(shí)際樣品的測定.當(dāng)Fe3+超過允許量發(fā)生干擾時(shí)，用NaF掩蔽加以消除，最高可使其允許量提高至0.1 mg以上.

3 樣品測定

本實(shí)驗(yàn)樣品處理過程如下：把中藥樣品洗凈，晾干.準(zhǔn)確稱取樣品2 g于坩堝中，放入馬弗爐中，250℃，低溫炭化，放冷，加入少量亞沸水，稍加熱至干，再至于高溫爐中灼燒至完全灰化為止，取出冷卻，加入1：1HNO35 mL，微熱溶解后，轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中，用蒸餾水定容至刻線.取適量試樣溶液，按實(shí)驗(yàn)方法測定，結(jié)果見表1.

表1 樣品分析結(jié)果Table1 Analytical results of samples

4 結(jié)論

本文主要研究了在H2SO4介質(zhì)中，利用Cu2+催化雙氧水氧化指示劑甲基橙和亮綠褪色的反應(yīng)，在此基礎(chǔ)上建立雙波長雙指示劑催化動(dòng)力學(xué)光度法測定痕量銅的新方法.該方法具有分析成本低，靈敏度高、選擇性較好等優(yōu)點(diǎn)，用于實(shí)際樣品（亳州道地藥材）中銅含量的測定，結(jié)果較為滿意.

［1］董彥杰，蓋軻，鞏新興.催化動(dòng)力學(xué)褪色光度法測定痕量銅［J］.理化檢驗(yàn)-化學(xué)分冊，2005，41（9）：693.

［2］申湘忠，郭軍，劉志成.銅催化過氧化氫氧化依文思藍(lán)動(dòng)力學(xué)光度法測定痕量銅［J］.冶金分析，2008，28（5）：57-60.

［3］孫琳，王玉寶，郭振良,等.催化動(dòng)力學(xué)光度法測定食品中痕量銅［J］.理化檢驗(yàn)-化學(xué)分冊，2006，42（11）：955-956.

［4］孫登明，王晨璐，馬偉.痕量銅雙指示劑催化光度法測定［J］.中國公共衛(wèi)生，2008，24（7）：888-889.

［5］朱慶仁，耿明，孫登明.雙波長雙指示劑催化動(dòng)力學(xué)光度法測定食品中的痕量銅［J］.分析科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，26（2）：240-242.

［6］葛笑蘭，謝秀娟，張振新.甲基橙-亮綠體系動(dòng)力學(xué)光度法測定茶葉中的痕量鐵［J］.分析科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，26（3）：367-369.

Dual-Wavelength and Dual-Indicator Catalytic Spectrophotometry for Determination of Trace Copper in Chinese Herb Medicines

GE Xiao-lan，XIE Ying-jian
（Department of Physical Chemistry，Bozhou Teachers College，236800，Bozhou，Anhui，China）

This thesis studies on a system of oxidation fading reaction among hydrogen peroxide，methyl or?ange and brilliant green in the sulfuric acid medium.Under the best experimental conditions of the reaction discussed，a new kinetic analysis for trace copper with high sensitivity is established.A result shows that the maximum absorption peak lies at 510 nm and 640 nm respectively by means of absorbance deteriminaton in the catalytic and non-catalytic systems.The linear range of the working curve of this method is 0.100～2.00 μg/25mL.The detection limit is 3.64×10-9g/mL.The relative standard deviation is 1.2%.With highly stabili?ty，sensitivity and selectivity，the determination of trace copper can apply to genuine regional Chinese herb medicines in Bozhou，with satisfactory results.

copper；dual-indicator；catalytic spectrophotometry；methyl orange；brilliant green；Chinese herb medicines

O 432.2

：A

：2095-0691（2014）01-0030-04

2013-12-19

安徽省教育廳自然科學(xué)基金（KJ2012z260）

葛笑蘭（1985- ），女，安徽亳州人，碩士，講師，研究方向：催化動(dòng)力學(xué)光度分析.