4-羥基-3-對硝基苯偶氮基苯基熒光酮分光光度法測定植物中的微量鉬

賈治芳，樊月琴，王科偉，孟雙明，郭 永，馮 鋒

（山西大同大學化學與化工學院，山西 大同 037009）

鉬是植物和動物生命活動中十分重要的微量元素,其濃度在一定范圍內對生物有積極作用,過量則會危害健康。因此測定食品、水、環境中鉬的含量具有重要意義。目前測定微量鉬的方法主要有分光光度法[1-2]和原子吸收光譜法[3]。其中分光光度法大致可分3類:①偶氮類試劑光度法,多以三元混配顯色反應體系用于鉬的測定[4];② Mo(Ⅵ)-熒光酮類試劑光度法[5];③ Mo(Ⅵ)-硫法。Mo(Ⅵ)硫法是在硫氰酸鹽光度法基礎上做了較大的改進,采用硫氰酸根作配位體與三苯甲烷類染料形成三元絡合體系[6],從而提高了靈敏度,且選擇性好,得到了廣泛應用。在這3大類顯色劑中,硫氰酸鹽法應用較廣泛,但色澤不夠穩定,而熒光酮類試劑以其具有高靈敏度和良好的選擇性的優點,在鉬的光度分析中被廣泛應用。

研究表明熒光酮試劑顯色性能不僅取決于試劑與金屬離子作用的功能團,而且一定程度上取決于分子中的各種取代基,不同取代基的引入和組合直接影響顯色反應的靈敏度和選擇性[7]。于是我們合成了多取代的新試劑4-羥基-3-對硝基苯偶氮基苯基熒光酮,其結構式見圖1。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

儀器:721型分光光度計(山東高密彩虹分析儀器有限公司);pHS-3C精密pH計(上海大普儀器有限公司);SHZ-D(Ⅲ)循環水式真空泵(鞏義市予華儀器有限責任公司);數顯恒溫水浴鍋 (菏澤市石油化工儀器廠)。

圖1 4－羥基-3-對硝基苯偶氮基苯基熒光酮結構式

試劑：Mo(Ⅵ)標準儲備溶液(1 mg/mL):稱取低溫干燥后的鉬酸銨[(NH4)6Mo7O24·4H2O]1.84 g,水溶后加硫酸90 mL酸化,冷卻后定量轉移到1000 mL容量瓶中,此溶液含Mo1 mg/mL,實驗中根據具體情況進行稀釋。

表面活性劑TritonX-100(2%,v/v):取10 mL曲拉通,用水稀釋,加熱使之溶解,定容到500 mL的容量瓶中。

HAc-NH3緩沖溶液:取12 mL冰醋酸,溶解到200 mL蒸餾水中;取13.5 mL濃氨水溶解到200 mL蒸餾水中。然后將上述兩種溶液混合。用酸度計測量其pH值為4.68。

顯色劑溶液 (1×10-4g/mL):用電子天平稱取已制備的提純后的4-羥基-3-偶氮苯對硝基熒光酮0.025 g,用無水乙醇溶解后定容到250 mL容量瓶中。

其它試劑均為分析純,水為二次蒸餾水。偏三酚三乙酸酯和4-羥基-3-對硝基苯偶氮基苯甲醛的合成見文獻[8－9]。

1.2 4-羥基-3-對硝基苯偶氮基苯基熒光酮的合成

稱取偏三酚三乙酸酯6.40 g于干燥的三頸瓶中,加入30 mL乙醇溶液(95%)加熱使之溶解。量取4 mL的濃硫酸溶液,邊攪拌邊緩慢加入上述溶液中,控制溫度在50℃ 左右。加入3.43 g 4-羥基-3-對硝基苯偶氮基苯甲醛,繼續攪拌,隨著反應的進行體系顏色會加深,使體系反應約6 h,在常溫下靜置3～5 d,析出深紅色沉淀,用真空泵進行抽濾,沉淀用蒸餾水清洗3次,干燥,稱量得到目標化合物,產率為93%。合成步驟具體見圖2。

圖2 4－羥基-3-3對硝基苯偶氮基苯基熒光酮的合成步驟

1.3 4-羥基-3-對硝基苯偶氮基苯基熒光酮與鉬的顯色反應

于25 mL的容量瓶中,依次加入不大于16.2 μg鉬Mo(Ⅵ)的標準溶液,3.0 mL體積分數2% 的TritonX-100 溶液,5.0 mL pH 為 4.68 的 HAc-NH3緩沖溶液,11.0 mL濃度為1×10-4g/mL顯色劑用蒸餾水定容,以試劑空白作參比,用1 cm比色皿于540 nm波長處測定其吸光度。

2 結果與討論

2.1 絡合物吸收光譜

在pH為4.68的HAc-NH3緩沖溶液介質中,在TritonX-100表面活性劑作用下,鉬與顯色劑發生靈敏的顯色反應,形成紅色絡合物。絡合物的最大吸收波長在540 nm,相應的試劑空白的最大吸收峰在520 nm，見圖3。因此本實驗選定540 nm為測定波長。

圖3 吸收曲線

2.2 顯色劑用量的選擇

顯色劑用量對絡合反應有很大的影響,實驗表明,1×10-4g/mL的顯色劑的乙醇溶液用量在10～12mL范圍內,與Mo(Ⅵ)絡合形成的配合物吸光度值最大且恒定。所以本文采用顯色劑11 mL為實驗用量。

2.3 顯色時間及絡合物的穩定性

實驗表明,室溫條件下,當反應體系定容后,Mo(Ⅵ)與顯色劑10 min后顯色完全且絡合物至少可以穩定6 h,所以實驗采用10 min為顯色時間。

2.4 表面活性劑及用量的選擇

按實驗方法對CTMAB微乳液、聚乙烯醇、Tween-20，Tween-60，Tween-80，OP，十二烷基硫酸鈉(SLS)，SDBS，TritonX-100，氯代十六烷基吡啶(CPC)，溴代十六烷基吡啶(CPB)等表面活性劑對配位顯色反應的影響進行試驗。結果表明:選用TritonX-100時,體系的靈敏度和穩定性較好。2%的 TritonX-100用量在 2.0～ 4.0 mL之間時,吸光度最大且恒定。故本實驗采用3.0 mL的TritonX-100溶液。

2.5 緩沖溶液用量的選擇

按實驗方法其它量固定不變的情況下加入不同量的pH 4.68的HAc-NH3緩沖溶液進行測定,結果表明,緩沖溶液的用量在4～6 mL時,體系的吸光度基本不變.。本實驗選用5 mL的HAc-NH3緩沖溶液。

2.6 共存離子的影響

對1.1 mg Mo(Ⅳ),相對誤差不大于 ±5% 時,共存離子的允許量(以mg計):Na+(20),K+(20),Mg2+(10)；Al3+，Ca2+(4)；Si4+,Fe3+，Cu2+，Mn2+，Pb2+，Cd3+，Ni2+(1)；Zn2+,PO43-(5)。

2.7 工作曲線

實驗結果表明,按實驗最佳顯色條件,Mo(Ⅵ)的含量在0～20 μg/25 mL范圍內時符合郎伯比爾定律。工作曲線的回歸方程為 A=0.0293 C-4.5 × 10－3,相關系數為R=0.9988,按比爾定律求得的表觀摩爾吸光系數 ε =7.3 × 104L/(mol·cm)。繪制的工作曲線如圖4所示。

圖4 工作曲線

2.8 樣品分析

稱取10 g樣品置于瓷坩堝中,在600℃下加熱至無色,剩余物用 2.0 mol/L 硝酸 10.0 mL 溶解,滴加0.1%KMnO4溶液2滴,使鉬均轉化為 Mo(IV)。在上述溶液中加入適量1%尿素溶液去除反應過量的KMnO4直至溶液紫色完全消失,再加熱去除過量的尿素。然后根據前面所述的測定方法測定鉬,在工作曲線上查出樣品中鉬的量,并計算樣品中鉬的含量,測定結果分別列于表1。

表1 植物組織中鑰的測定/(μg·g-1)

3 結論

通過對4-羥基-3-對硝基苯偶氮基苯基熒光酮試劑與鉬的顯色反應,確定了顯色反應的最佳條件。在pH為4.68的HAc-NH3緩沖溶液與表面活性劑TritonX-100的存在下,鉬與熒光酮試劑形成了穩定的紅色絡合物。顯色反應具有良好的靈敏度和選擇性,可不經分離直接測定植物中的鉬,精密度好、準確率高、方法簡便靈敏，且測定結果滿意。

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