三溴偶氮胂分光光度法測定無鉛錫基焊料中的鑭

肖 倩，孫 彪

（云南錫業(yè)錫材有限公司，云南昆明 650501）

因客戶需要在無鉛錫基焊料中添加稀土金屬鑭，為準確測定其含量，在查詢相關資料后發(fā)現(xiàn)，光度法測定稀土總量的方法較多，但單獨測定鑭的方法尚少。特別是用于無鉛錫基焊料中鑭的測定時，目前只有稀土總量的測定［1］，并且操作過程繁瑣，分析時間較長。在其它金屬中，雖有鑭的測定方法［2～4］，但由于受錫基體的影響，這些方法都不能滿足測定要求。因此研究一個快速準確的測定方法是很有必要的。本試驗選擇了分光光度法測定無鉛錫基焊料中鑭含量的有關條件，對樣品分解方法、共存離子干擾及消除情況、加標回收、精密度以及結(jié)果準確性進行了考察。此方法操作簡單、結(jié)果穩(wěn)定、重現(xiàn)性好，樣品加標回收率在98.8%～105.0%，能滿足無鉛錫基焊料中鑭的測定要求，測定范圍在0.005 0%～0.10%。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

1.7230 G型分光光度計。

2.鑭標準貯存溶液：市售鑭標準溶液，此溶液1 mL含100μg鑭。

3.鑭標準溶液：移取4.0 mL鑭標準貯存溶液于100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。此溶液1 mL含4μg鑭。

4.三溴偶氮胂溶液（0.5 g／L）：稱取0.5 g三溴偶氮胂溶解于200 mL水中，用水稀釋至1 000 mL。

5.硝酸（ρ＝1.42 g／mL）優(yōu)級純；過氧化氫（30%）；鹽酸-硝酸混合酸（3+1），現(xiàn)用現(xiàn)配；鹽酸-氫溴酸（1+1）；硫酸（1+1）；鹽酸（1+1）；抗壞血酸（10 g／L），用時現(xiàn)配。

1.2 試驗方法

移取一定量的鑭標準溶液于25 mL容量瓶中。依次加入5 mL抗壞血酸、4 mL鹽酸、5 mL三溴偶氮胂溶液（每加入一種試劑均需搖勻），用水稀釋至刻度，混勻，放置10 min顯色。將部分溶液移入2 cm的比色皿中，于分光光度計660 nm波長處測定其吸光度，同時進行空白試驗。

2 結(jié)果與討論

2.1 吸收光譜曲線

查詢有關資料［1～4］發(fā)現(xiàn)，采用光度法測定鑭的含量，其最大吸收波長在630 nm處，但由于受選擇基體的影響，此最大吸收波長并非最佳吸收波長，綜合各項因素考慮，本法采用660 nm處為最終測定波長。

2.2 顯色劑用量試驗

按照試驗方法，加入不同量的三溴偶氮胂溶液，測定其吸光度，試驗結(jié)果見表1。

表1 三溴偶氮胂溶液用量試驗結(jié)果

結(jié)果表明，加入5～7 mL三溴偶氮胂溶液，吸光度基本一致，故本法采用加入三溴偶氮胂溶液5 mL。

2.3 顯色酸度試驗

按照試驗方法，加入不同量的鹽酸，測定其吸光度，試驗結(jié)果見表2。

表2 顯色酸度影響試驗結(jié)果

結(jié)果表明，加入3～5 mL鹽酸，吸光度基本一致，體系穩(wěn)定性很好。故試驗選用鹽酸用量為4 mL。

2.4 抗壞血酸用量試驗

按照試驗方法，加入不同量的抗壞血酸，測定其吸光度，試驗結(jié)果見表3。

表3 抗壞血酸用量影響試驗結(jié)果

結(jié)果表明，加入3～7 mL抗壞血酸溶液，吸光度基本一致，故本法采用加入5 mL抗壞血酸溶液。

2.5 絡合物溶液顯色時間及穩(wěn)定時間試驗

按照試驗方法，溶液顯色后在不同時間，測定其吸光度，試驗結(jié)果見表4。

表4 絡合物溶液顯色時間及穩(wěn)定時間試驗結(jié)果

試驗結(jié)果表明，絡合物顯色反應迅速，在10 min中內(nèi)吸光度達到最大，至少穩(wěn)定3 h。

2.6 顯色溫度試驗

按照試驗方法，溶液顯色后在不同溫度下，測定吸光度，試驗結(jié)果見表5。結(jié)果表明，在20～30℃下，吸光度基本一致，由于實驗室溫度一般都在20～30℃之間，故本法可以在室溫下進行。

表5 顯色溫度影響試驗結(jié)果

2.7 線性關系

按照試驗方法，準確移取不同量的鑭標準溶液于25 mL容量瓶中，測定此吸光度，繪制標準工作曲線，結(jié)果見表6。

表6 工作曲線表

由此計算的工作曲線的回歸方程為：

Y＝38.589x-0.126，線性相關系數(shù)r＝0.999 7式中：x為由試液所測得吸光度／A；Y為被測試液中含鑭量／μg。

由此可見，25 mL顯色體系中鑭量在0～10μg內(nèi)符合朗伯-比爾定律，所得工作曲線線性關系良好。

2.8 共存元素的干擾試驗

由于公司所生產(chǎn)的無鉛錫基焊料產(chǎn)品中主要以SnAg、SnCu、SnAgCu、SnBi系為主，鑒于基體對鑭元素分析的影響，對以下幾個主要元素進行干擾試驗。

2.8.1 錫的干擾試驗

稱取不同量金屬錫（Sn 99.99%）于200 mL燒杯中，分別加入不同量的鑭標準貯存溶液，加入15 mL鹽酸，分次加入2 mL過氧化氫，低溫加熱溶解至體積約5 mL，冷卻，移入100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。分取2.5 mL試液于25 mL容量瓶中。以下按試驗方法進行試驗，測定試液中鑭的吸光度。結(jié)果見表7。

表7 錫的干擾試驗

試驗結(jié)果表明，加入顯色劑后溶液出現(xiàn)褪色，無法測定吸光度，并且樣品分解時間過長，不易分解，說明錫對鑭有干擾，故需考慮換用鹽酸-硝酸分解試樣，鹽酸-氫溴酸排除錫的干擾［5］。

2.8.2 錫的干擾消除試驗及回收試驗

稱取不同量金屬錫（Sn 99.99%）于200 mL燒杯中，分別加入不同量的鑭標準貯存溶液，加入8 mL鹽酸-硝酸混合酸，蓋上表面皿，低溫加熱溶解至體積約5 mL，加入1 mL硫酸，加熱蒸發(fā)至冒硫酸煙，取下，冷卻；沿杯壁加入5 mL鹽酸-氫溴酸混合酸，加熱蒸發(fā)至冒硫酸煙，取下，冷卻，再重復此步驟1～2次；滴加1滴硝酸，繼續(xù)蒸發(fā)至冒白煙，取下，冷卻至室溫；加入5 mL鹽酸，微熱使鹽類溶解，冷卻。移入100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。以下按試驗方法進行測試，結(jié)果見表8。

由表8可看出，用鹽酸-硝酸混合酸分解試樣，易分解，在硫酸介質(zhì)中，加入鹽酸-氫溴酸，排錫1～2次，可以排除大量的錫，鑭的回收率在98.3%～104.6%之間。

表8 錫的干擾消除試驗及回收試驗

2.8.3 其它元素的干擾試驗

分別稱取不同量無鉛錫基焊料中各種共存元素的試樣于200 mL燒杯中，加入不同量的鑭標準貯存溶液，按錫的干擾消除試驗及回收試驗的試驗方法進行測試，結(jié)果見表9。

表9 各共存元素對鑭的干擾試驗

由表9可看出，在25 mL容量瓶中，Ag 20 mg；Cu 15 mg；Bi 300 mg不干擾鑭的測定。

2.8.4 綜合干擾及回收試驗

移取不同量的鑭標準貯存溶液，加入表10中所列的各雜質(zhì)元素，按錫的干擾消除試驗及回收試驗的試驗方法進行測試，試驗結(jié)果見表10。

由表10可看出，共存元素對鑭的測定無影響，回收率在98.3%～104.6%之間。

3 試樣分析

3.1 擬定分析步驟

按表11準確稱取0.200 0～0.500 0 g試樣，置于200 mL燒杯中，加入8 mL鹽酸-硝酸混合酸（3+1），蓋上表面皿，低溫加熱溶解至體積約5 mL，加入1 mL硫酸（1+1），加熱蒸發(fā)至冒硫酸煙，取下，冷卻；沿杯壁加入5 mL鹽酸-氫溴酸混合酸（1+1），加熱蒸發(fā)至冒硫酸煙，取下，冷卻，再重復此步驟1～2次；滴加1滴硝酸（ρ＝1.42 g／mL），繼續(xù)蒸發(fā)至冒白煙，取下，冷卻至室溫；加入5 mL鹽酸（1+1），微熱使鹽類溶解，冷卻。移入100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。分取2.5 mL試液于25 mL容量瓶中。依次加入5 mL抗壞血酸（10 g／L）、4 mL鹽酸（1+1）、5 mL三溴偶氮胂溶液用水稀釋至刻度，混勻，放置10 min顯色。將部分溶液移入2 cm的比色皿中，以試料空白溶液為參比，于分光光度計660 nm波長處測定其吸光度，從工作曲線上查出相應的鑭量（m1）。

表10 綜合干擾及回收試驗

表11 試樣稱量表

3.2 工作曲線的繪制

移取 0 mL、0.50 mL、1.00 mL、1.50 mL、2.00 mL、2.50 mL鑭標準溶液分別置于一組25 mL容量瓶中，以下按試驗方法操作。以試劑空白溶液為參比，在與試料測定相同條件下測定系列標準溶液的吸光度，以鑭含量為橫坐標，吸光度為縱坐標繪制工作曲線。

3.3 分析結(jié)果的計算

按公式（1）計算鑭的百分含量：

式中：WLa為鑭的百分含量／%；m1為從工作曲線上查得的鑭量／μg；m為試樣量／g；V為試液配制體積／mL；V1為試液分取體積／mL。

3.4 試樣分析結(jié)果

按擬定分析步驟（3.1）對4個不同含量的試樣進行方法精密度考察。結(jié)果見表12。

表12 試樣分析結(jié)果 %

結(jié)果表明，用擬定的分析方法測定試樣，精密度好，滿足測定要求。

3.5 樣品加標回收試驗

為了考察本方法的準確度，分別在4個代表樣中加入不同量的鑭標準貯存溶液，按擬定分析步驟（3.1）進行回收試驗，結(jié)果見表13。

表13 樣品加標回收試驗

由表13可看出，樣品加標回收率在98.8%～105.0%之間，滿足測定要求。

4 結(jié) 論

本方法采用7230G型分光光度計在波長660 nm處測定無鉛錫基焊料中鑭含量，操作簡單，結(jié)果穩(wěn)定，25 mL顯色體系中鑭量在0～10μg內(nèi)符合朗伯-比爾定律，所得工作曲線線性關系良好。結(jié)果的精密度和準確度好，可滿足無鉛錫基焊料中鑭含量在0.005 0%～0.10%的測定要求。