于秀蘭, 孟凡金, 舒 燕, 熊 剛, 張 楠

(沈陽化工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)學(xué)院,遼寧沈陽 110142)

7-(4-安替吡啉偶氮)-8-羥基喹啉與鈮(Ⅴ)的顯色反應(yīng)

于秀蘭, 孟凡金, 舒 燕, 熊 剛, 張 楠

(沈陽化工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)學(xué)院,遼寧沈陽 110142)

研究顯色劑 7-(4-安替吡啉偶氮)-8-羥基喹啉與 Nb(Ⅴ)的顯色反應(yīng)條件.結(jié)果表明:試劑與鈮(Ⅴ)在 pH=5.0的 HAc-NaAc緩沖介質(zhì)中形成穩(wěn)定的橘黃色絡(luò)合物,其組成比n(鈮)∶n(試劑)=1∶1,λmax=500 nm,絡(luò)合物表觀摩爾吸光系數(shù)為 2.508×104L·mol-1·cm-1,Nb(Ⅴ)的質(zhì)量濃度在 0～1.6 mg/L范圍內(nèi)符合比爾定律.

7-(4-安替吡啉偶氮)-8-羥基喹啉; 分光光度法; Nb(Ⅴ)

鈮是高熔點難熔金屬,既是優(yōu)良的結(jié)構(gòu)材料,又是特殊的功能材料,在鋼鐵、航空航天、電子、超導(dǎo)等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用[1].鈮的測定方法很多,近年來分光光度法已被廣泛應(yīng)用于微量鈮、常量甚至高量鈮的測定.分光光度法測定鈮常用的有機試劑為二甲酚橙、PAR、氯代磺酚 S、5-Br-PADAP.這些試劑測定鈮時具有靈敏度較高、穩(wěn)定性較好等優(yōu)點,但測定復(fù)雜體系中鈮的含量時,大量的金屬離子干擾測定,一般需分離富集鈮后再進行測定,操作步驟欠簡捷.近年來,為提高試劑的選擇性和靈敏度,合成了大量鈮的光度分析試劑,如偶氮胂Ⅲ、偶氮氯膦-mA、偶氮氯膦Ⅲ、苯基熒光酮類顯色劑等[2-3].到目前為止,熒光酮類試劑為鈮的靈敏顯色劑,其中 4,5-二溴苯基熒光酮和 2,4-二氯苯基熒光酮是膠束增溶測定鈮用的最多的試劑,這類試劑可在較高酸度下顯色,摩爾吸光系數(shù)一般達(dá) 6.4×104～2.1×105L·mol-1·cm-1,但用于鎳合金及鈮鉭礦的分析時,高價離子 W6+、Mo6+、Ti4+、Sn4+、Ge6+等干擾的消除尚待解決[4].喹啉偶氮類試劑因具有良好的選擇性和靈敏度被認(rèn)為是一類頗有應(yīng)用前景的有機分析試劑[5].7-(4-安替吡啉偶氮)-8-羥基喹啉為喹啉偶氮類試劑中的一種,可與Co2+、Cu2+、Ni2+、Pd2+等形成紅色絡(luò)合物[6]該試劑與鈮的顯色反應(yīng)未見文獻報道.本文合成一種測定鈮的偶氮類試劑 7-(4-安替吡啉偶氮)-8-羥基喹啉,研究了試劑與鈮的光度反應(yīng)性能.

1 實驗部分

1.1 主要儀器和試劑

722S型可見分光光度計,上海精密科學(xué)儀器有限公司;pHS-3C型酸度儀,上海雷磁儀器廠.

8-羥基喹啉,A.R.,鞍山化工研究所;4-氨基安替吡啉,A.R.,北京市西中化工廠.鈮標(biāo)準(zhǔn)溶液:1.0 g/L,按常規(guī)方法配制,標(biāo)準(zhǔn)工作溶液為10 mg/L;HAc-NaAc緩沖溶液:pH=5.0; 7-(4-安替吡啉偶氮)-8-羥基喹啉溶液:稱取一定量的試劑溶于體積比為 1∶1的 DMF和乙醇中,配成 0.25 g/L的溶液.

1.2 試劑的合成

1.2.1 合成路線

1.2.2 合成方法

按文獻[7]將 4-氨基安替吡啉制成重氮鹽,再在弱堿性條件下與 8-羥基喹啉進行偶合反應(yīng),制備 7-(4-安替吡啉偶氮)-8-羥基喹啉.

1.3 實驗方法

準(zhǔn)確移取一定量的鈮標(biāo)準(zhǔn)溶液于 25 mL的容量瓶中,依次加入 4 mL、pH=5.0的 HAc-NaAc緩沖溶液,4 mL顯色劑,以水稀釋至刻度,搖勻.25 min后,以試劑空白為參比,用 1 cm比色皿,于 500 nm處測定吸光度.

2 結(jié)果與討論

2.1 吸收光譜

按實驗方法,分別測定配合物溶液及試劑在不同波長下的吸光度 (A),繪制吸收曲線,結(jié)果見圖 1.

圖 1 顯色劑與配合物的吸收曲線Fig.1 Absorption curves of complex and chromogenic reagent

由圖 1可以看出,配合物與試劑的最大吸收峰分別在 500 nm和 392 nm處,對比度為108 nm.實驗選用 500 nm作為測定波長.

2.2 酸度的影響

實驗選用乙酸鹽緩沖溶液,考查 pH值為4.0、5.0、6.0、7.0時對顯色反應(yīng)的影響,結(jié)果如圖 2、圖 3所示.從圖 2可以看出,在pH值為5.0的 HAc-NaAc緩沖體系中,絡(luò)合物吸光度最大;從圖 3可以看出,當(dāng)緩沖溶液用量在 3～6 mL時,體系吸光度最大且恒定,故實驗選用 4 mL pH值為 5.0的 HAc-NaAc做緩沖體系.

圖 2 酸度對顯色反應(yīng)的影響Fig.2 The effect of acidity to chromogenic reaction

圖 3 緩沖溶液用量的影響Fig.3 The impact of buffer solution volume

2.3 顯色劑用量與顯色時間

按實驗方法,改變顯色劑的用量,測定絡(luò)合物的吸光度,結(jié)果如圖 4、圖 5所示.

圖 4 顯色劑用量與吸光度的關(guān)系Fig.4 The relationship between the volume of chromogenic reagent and absorbance

圖 5 顯色時間及穩(wěn)定性Fig.5 Reaction time and colour stability

從圖 4可以看出,顯色劑用量在 3～5 mL時,體系吸光度最大且恒定,故實驗選用顯色劑用量為 4 mL.從圖 5可以看出,在室溫下,有色絡(luò)合物25 min顯色完全,且2 h以內(nèi)吸光度不變.

2.4 絡(luò)合物組成的測定

用摩爾比法和等摩爾連續(xù)變化法測定絡(luò)合物的絡(luò)合比為:n(Nb(Ⅴ))∶n(顯色劑)=1∶1.

2.5 工作曲線

取不同量的Nb(Ⅴ)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液 ,按實驗方法繪制工作曲線,線性回歸方程為:

A=-0.016+0.011 19ρNb(0.04 mg/L),相關(guān)系數(shù)r=0.999 6.表觀摩爾吸光系數(shù)為2.508× 104L·mol-1·cm-1,Nb(Ⅴ)質(zhì)量濃度在 0～1.6 mg/L范圍內(nèi)符合比爾定律.

2.6 共存離子的干擾

對于 10μgNb5+,當(dāng)相對誤差為 ±5%時,各種共存離子的最大允許量 /μg:Mo6+,10; Cu2+,10;S2-,30;V5+,10;Al3+,10;H2PO4-, 10;Mg2+,30;Mn2+,20;Ba2+,10;W6+,10.Cr6+、Co2+、Ni2+、Sn2+加入 10μg就有干擾.

3 結(jié) 論

在 pH值為 5.0的 HAc-NaAc緩沖介質(zhì)中, 7-(4-安替吡啉偶氮)-8-羥基喹啉與 Nb(Ⅴ)形成摩爾比為 1∶1的橘黃色絡(luò)合物,絡(luò)合物的最大吸收波長為 500 nm,絡(luò)合物表觀摩爾吸光系數(shù)為 2.508×104L·mol-1·cm-1,Nb(Ⅴ)的質(zhì)量濃度在 0～1.6 mg/L范圍內(nèi)符合比爾定律.

[1] 何季麟.鉭鈮工業(yè)的進展與展望 [J].稀有金屬, 2003,27(1):23-27.

[2] 陶慧林.鈮-硫氰酸鹽-丁基羅丹明 B體系光度法測定鈮[J].廣西科學(xué),2005,12(1):52-54.

[3] 陶慧林,紀(jì)向東,高春玲.偶氮氯膦-mA光度法測定鈮[J].巖石測試,2002,21(3):183-186.

[4] 陶慧林,鐘福新.鈮與溴鄰苯三酚紅和二安替比林甲烷多元絡(luò)合物測定鈮 [J].桂林工學(xué)院學(xué)報, 2003,23(4):473-476.

[5] 徐建強,姚成.4-(6-氧基-8-喹啉偶氮)-間苯二酚與鈷的顯色反應(yīng)[J].南京化工大學(xué)學(xué)報,2001,23 (6):81-84.

[6] 曾云鶚,張華山,陳震華.現(xiàn)代化學(xué)試劑手冊第四分冊無機離子顯色劑 [M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1989:262.

[7] 于秀蘭,楊桂秋,任保軼,等.7-(4-安替吡啉偶氮)-8-羥基喹啉的合成及與銦的顯色反應(yīng)[J].化學(xué)世界,2004,45(2):96-98.

Chromogenic Reaction of 7-(4-Antipyrinylazo)-8-Hydroxyquinoline with Niobium(Ⅴ)

YU Xiu-lan, M ENG Fan-jin, SHU Yan, XIONG Gang, ZHANG Nan
(Shengyang U niversity of Chem ical Technology,Shenyang110142,China)

Optim um conditions of the color reaction of7-(4-A ntipyrinylazo)-8-Hydroxyquinoline with niobium(Ⅴ)w ere reported.Itwas found that in a buffer solution of HA c-N aA c at pH5.0,the color reagent reacted with niobium(Ⅴ)to form a stable orange complex(1∶1),exhibiting an absorption m axium um at500nm.The apparent m olar absorptivity was2.508×104L·m ol-1·cm-1and Beer's law was obeyed in the range of0～1.6m g/L niobium(Ⅴ).

7-(4-A ntipyrinylazo)-8-Hydroxyquinoline; spectrophotom etry; niobium(Ⅴ)

O657.32

A

1004-4639(2010)03-0193-03

2009-11-06

遼寧省教育廳科學(xué)研究資助項目(20060666)

于秀蘭(1964-),女,遼寧沈陽人,副教授,博士,主要從事稀土冶金及稀土顯色劑的合成與應(yīng)用研究.