試述分光光度法測定

王志恒　張文竟

摘 要 本文研究了酸性鉻藍K （ACBK）在pH為10.0的NH3 - NH4Cl介質中與鈣和鎂同時顯色的條件以酸性鉻藍K作顯色劑，Ca2+和Mg2+離子均可與ACBK形成1∶1的配合物，在468nm波長處，兩種配合物存在一等摩爾吸收點，在此波長及最佳操作條件下，Ca2+和Mg2+的總含量在0～3×10-6 mol·L-1濃度范圍內符合比耳定律。并研究了影響該顯色反應的各種因素及一些常見共存離子的干擾行為，從而確定出用酸性鉻藍K作顯色劑的分光光度法測定水的硬度的最佳實驗條件。本法具有靈敏度和準確度較高、操作簡便快速等優(yōu)點，故適合于自來水廠和各化工廠對水的硬度測定。

關鍵詞 分光光度法;酸性鉻藍K;水硬度

引言

水質硬度的大小對許多工業(yè)部門的生產都有很大的影響。為此，測定水的總硬度是許多工業(yè)部門的常規(guī)分析[1-2]。目前測定鈣和鎂總含量的方法通常用EDTA 絡合滴定法[3]，這種方法靈敏度較低，且操作麻煩費時。已報道的分光光度法雖有較高的靈敏度， 但大都是對水樣中鈣、鎂離子的單一測定或分別測定，應用于水硬度的測定，達不到簡便快速的要求。本文采用酸性鉻藍K （ACBK） 與鈣和鎂同時作用的顯色體系，應用于水硬度的測定，具有靈敏度高、操作簡便快速之優(yōu)點。

2實驗部分

2.1 試劑和儀器

儀器：7230可見分光光度計（宜興市精科光學儀器有限公司）、紫外可見分光光度計（SPECORD50 德國耶拿公司）、精密酸度計（pHS-3C型上海精密科學儀器有限公司）、電子天平（BS1108S北京賽多利斯天平有限公司）。

試劑：CaCO3（基準試劑 天津市河北區(qū)海晶精細化工廠）;MgO（沈陽市試劑五廠）;酸性鉻藍K（指示劑 北京化工廠）

2.2 實驗方法

分別取Ca2+、Mg2+標準溶液或等摩爾的Ca2+、Mg2+混合溶液適量于50mL容量瓶中，加5×10-4 mol·L-1酸性鉻藍K溶液2.00mL，pH=10.0的NH3-NH4Cl緩沖溶液10mL，用水稀釋至刻度，搖勻，靜置5min后，用1cm比色皿于在波長468nm處以試劑空白為參比， 測量吸光度。

3結果與討論

3.1 吸收光譜圖

圖1 吸收光譜圖

1.Ca-鉻藍K; 2.Mg-鉻藍K （均已試劑空白為參比）

按上述試驗方法利用紫外掃描分別繪制了鈣、鎂有色配合物（濃度均為5×10-5mol·L-1）的吸收光譜，結果見圖1。由圖1可知，Ca-ACBK的最大吸收波長分別在510nm和540nm處，Mg-ACBK的最大吸收波長為511nm和543nm，而兩種配合物光譜曲線的交點在468nm處，以下試驗均采用468nm波長（即Ca、Mg的等摩爾吸收波長）進行。

3.2 溶液的pH

在Ca2+、Mg2+等摩爾濃度混合溶液中，分別加入pH值不同的NH3-NH4Cl緩沖溶液（pH9.0～10.6）進行顯色試驗，發(fā)現(xiàn)吸光度隨pH增大而增大，但在pH9.9～10.2范圍內吸光度基本保持穩(wěn)定，因此本實驗選用pH=10.0的NH3-NH4Cl緩沖溶液。

3.3 緩沖溶液用量

經試驗，緩沖溶液用量在8.5mL以上時，有足夠的緩沖能力將整個顯色體系的pH值維持在10.0，本實驗選10mL。

3.4 顯色劑用量

在Ca2+、Mg2+等摩爾濃度混合溶液六份，分別加入顯色劑酸性鉻藍K用量在1.00，1.50，2.00，2.50，2.80，3.00mL的光度，以吸光度為縱坐標，顯色劑用量為橫坐標繪制曲線，找出吸光度最大且恒定的顯色劑體積作為顯色劑最佳用量。

3.5 共存離子的影響

采用2.5×10-5mol·L-1的Ca2+濃度，分別引入Fe2+、Zn2+、K+、Na+等共存離子進行干擾試驗，在吸光度改變5%時允許共存量（10-5mol·L-1）Fe2+ 2.3;Zn2+ 0.15;K+ 200;Na+ 200。

4樣品分析

4.1 繪制標準曲線

將Ca2+與Mg2+離子等摩爾混合濃度（5×10-5 mol·L-1）， 分別取0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5mL于25mL容量瓶中， 按實驗方法測定數(shù)據(jù)繪制標準曲線。結果表明，二者顯色后在0～3×10-6 mol·L-1濃度范圍內符合朗伯比耳定律，從而得出一元線性回歸方程。

4.2 水樣測定

取Ca2+、Mg2+混合標準溶液顯色濃度為5×10-4 mol·L-1的樣液進行7 次平行測定，求得相對標準偏差為0.83%。對水樣進行測定，并分別加入Ca2+、Mg2+混合標準溶液測定回收率。實驗結果表明本方法具有較高靈敏度和準確度、操作簡便快速等優(yōu)點，故適合于自來水廠和各化工廠對水的硬度測定。

參考文獻

[1] 北京大學化學系分析化學教學組.基礎分析化學實驗（第二版）[M].北京：北京大學出版社，1998：176-179.

[2] 張孫瑋，吳水生，劉紹璞.有機試劑在分析化學中的應用[M].北京：科學出版社，1981：204-207.

[3] 武漢大學主編.分析化學實驗[M].北京：離等教育出版社，1994：142.

指導老師：馬東平。