荷移分光光度法测定铬酸根的含量

关键词：化合物溃疡

六价铬化合物在体内具有致癌作用, 还会引起诸多的其他健康问题, 如吸入高浓度的六价铬化合物会引起流鼻涕、打喷嚏、瘙痒、鼻出血、溃疡和鼻中隔穿孔等。皮肤接触会造成溃疡或过敏反应 (六价铬是最易导致过敏的金属之一, 仅次于镍) 。据实验研究表明, 大剂量饲喂小鼠, 六价铬会对小鼠的繁殖产生影响, 造成每窝仔鼠的数量减少和胎鼠体重下降。过量的 (超过10ppm) 六价铬对水生物有致死作用。六价铬化合物常用于电镀、制革等, 工业废水中含Cr (Vl) 量超过一定标准将会影响人们的健康, 因此对微量Cr (Vl) 的准确测定是很必要的, 所以研究快速、简便测定六价铬离子的方法具有一定的实际应用意义。

一、实验部分

1. 仪器与试剂

UV2300型紫外可见分光光度计, 石英比色皿;PHS-3C型精密酸度计 (上海大普仪器有限公司) ;中性红;BR缓冲溶液:磷酸, 冰乙酸, 硼酸, Na OH;无水乙醇、乙二醇、甲醇、丙酮;KNO3、Zn SO4、Mg SO4、Na Cl、Ca Cl2、Fe Cl3、K2Cr O4。以上试剂均为分析纯。实验用水均为二次蒸馏水。

2. 实验方法

在25m L比色管中, 依次加入2.0m L中性红和不同浓度的铬酸钾标液, 用二次蒸馏水稀释至刻度, 摇匀。放置10min测其吸光度值。

二、结果与讨论

1. 吸收光谱曲线

在3支25m L比色管中分别加入2.0m L中性红溶液、2.0m L铬酸钾溶液、2.0m L中性红溶液和2.0m L铬酸钾溶液, 用水稀释至刻度, 摇匀。放置10min, 以蒸馏水为参比, 用紫外可见分光光度计分别扫描中性红、铬酸钾和络合物的吸收曲线图, 如图2-1。

1-铬酸钾的吸收曲线 (C=1.6×10-4mol/L)

2-络合物的吸收曲线

3-中性红的吸收曲线 (4.74×10-5mol/L)

从图2-1可以看出, 铬酸钾在460~600nm范围内无吸收, 中性红在此范围内有强吸收, 铬酸钾和中性红混合后, 中性红在525nm的吸收峰显著下降, 说明二者发生了反应生成了新的络合物。

2. 条件优化实验

(1) 溶剂的影响

取2个25m L比色管, 分别加入2.0m L中性红和2.0m L铬酸钾, 然后在2号容量瓶中加5.0m L丙酮, 加蒸馏水稀释至刻度, 摇匀。放置10分钟, 以蒸馏水为参比测定吸光度。然后按同样的方法, 分别向两个容量瓶中依次加入5.0m L乙醇、5.0m L乙二醇, 在525nm处测其吸光度。以此研究有机溶剂对络合物吸光度的影响。

实验结果显示:加入丙酮溶剂后, 吸光度差ΔA (525nm处) 值稍有增大, 该反应为褪色, 加入丙酮是不利与形成络合物。加入乙醇、乙二醇无明显变化, 说明有机溶剂对实验的灵敏度影响不大, 故选蒸馏水做溶剂最好。

(2) 显色时间的影响

取1个25m L比色管, 加入2.0m L中性红红和2.0m L铬酸钾溶液, 加蒸馏水稀释至刻度, 摇匀。分别放置0mim、10min、20min、30min、40min、45min、50min, 测定络合物在525nm处的吸光度值。考察显色时间对络合物稳定性的影响。

实验结果表明:时间对络合物的影响不大, 显色时间在10min时络合物测得吸光度值效果最好, 所以本实验显色时间选择10min

(3) 温度的影响

在25m L比色管加入2.0m L中性红和2.0m L铬酸钾溶液, 加蒸馏水稀释至刻度, 摇匀。放置于20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃的恒温槽中, 分别测定络合物在525nm处吸光度的值, 考察温度对络合物的影响。实验结果见表2-1。

实验结果表明:当温度为20℃~30℃络合物的最稳定, 所以本实验温度控制在室温。

(4) 溶液p H值的影响

取2两个25m L容量瓶中, 分别加入2.0m L中性红和p H=2.0的BR缓冲溶液10.0m L, 然后在2号容量瓶中加入2.0m L铬酸钾溶液, 加水稀释至刻度, 摇匀, 放置10分钟。用蒸馏水做参比, 在525nm处测定吸光度。然后按同样方法分别测加入p H=3.0、4.0、5.0……11.0 BR缓冲溶液10.0m L之后所得溶液的吸收光谱图, 以此考察不同酸度对络合物吸光度的影响。结果发现, 在依次加入p H=2.0—11.0的缓冲溶液后, 在酸度较高和较低时, 测得两个比色管中溶液的吸收光谱图重合。说明铬酸根与中性红不再发生络合作用。这是因为中性红不仅是一种络合剂, 还是一种酸碱指示, 随着酸度的变化, 中性红和铬酸根它们存在的形式也随之改变。实验证明在中性的水溶液中测定效果最佳。

(5) 共存离子的干扰

取2个25m L比色管, 分别加入2.0m L中性红和2.0m L铬酸钾溶液, 然后向另一比色管加入KNO3溶液2.0m L加蒸馏水稀释至刻度, 摇匀, 放置10分钟。以蒸馏水为参比, 测定525nm处吸光度。然后按同样的方法分别测定加入Zn SO4溶液、Mg SO4溶液、Na Cl溶液、Ca Cl2溶液、Fe Cl3溶液, 测定在525nm处络合物的吸光度。研究共存离子对络合物吸光度的影响。

结果表明:在钠离子、锌离子对测定没有影响, 但是钾离子、镁离子、钙离子在其浓度小于1.2×10-4mol/L时无干扰, 三价铁离子对其络合物影响较大, 其浓度小于1.32×10-5mol/L时无干扰.在实验过程中应避免干扰。

3. 工作曲线

取25m L比色管, 各加2.0m L中性红溶液, 然后向比色管中加入不同量的铬酸钾溶液, 用蒸馏水稀释至刻度, 摇匀, 放置10min。测定络合物在525nm处的吸光度。以铬酸钾的浓度c对吸光度差值A作图即得工作曲线。其线性回归方程为A=–0.4729c+1.2060, r=0.9959。

4. 精密度的测定

取8支25m L比色管, 各加2.0m L中性红溶液, 2.0m L铬酸钾溶液, 分别测定络合物在525nm处的吸光度值, 如下表所示。

通过计算可得, 8次平行测定结果的标准偏差为.1.5%。

结论

本实验利用紫外可见分光光度法研究了π电子受体中性红与电子给予体铬酸根的荷移反应。并对实验条件进行了优化。实验证明在水溶液中, 铬酸根与中性红在室温下即可形成稳定的络合物, 铬酸根浓度在8.0×10-6~9.6×10-4mol·L-1范围内服从比尔定律, 线性方程为A=-0.4729c+1.2060平行测定的标准偏差为1.5%。该方法快速、简便、灵敏、准确。可用于铬酸根的测定。

摘要：利用紫外可见分光光度法研究∏电子受体中性红与给予体铬酸根的荷移反应。在水溶液中, 铬酸根与中性红在室温下即可形成稳定的二元络合物, 在525nm处产生较大吸收峰;铬酸根浓度在8.0×10-69.6×10-4mol/L范围内服从比尔定律, r=0.9959线性方程A=-0.4729C+1.2060;相对标准偏差1.5%.该法快速, 、简便、灵敏、准确。

关键词：铬酸根,中性红,荷移反应,分光光度