紫外吸收光譜測(cè)定蒽醌含量和摩爾吸收系數(shù)方法的改進(jìn)

霍建中 穆建帥 段旭川

[摘 要] 通過(guò)對(duì)紫外吸收光譜測(cè)定蒽醌含量和摩爾吸收系數(shù)方法的改進(jìn)，使原來(lái)的有毒實(shí)驗(yàn)成為無(wú)毒實(shí)驗(yàn)，確定了一種可用于該實(shí)驗(yàn)新的綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)不僅減少了環(huán)境污染，激發(fā)了大學(xué)生對(duì)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣和愛(ài)好，還降低了實(shí)驗(yàn)成本和學(xué)生實(shí)驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)驗(yàn)環(huán)保、綠色。改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)所測(cè)到的數(shù)據(jù)，無(wú)論精確度、重現(xiàn)性還是回收率都達(dá)到實(shí)驗(yàn)所允許的理論要求，結(jié)果令人滿意。

[關(guān)鍵詞] 蒽醌;乙醇;教學(xué)改革;綠色化學(xué)

[基金項(xiàng)目] 天津師范大學(xué)教改項(xiàng)目“基于‘微課+對(duì)分課堂的教學(xué)模式在《分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)2-2》中的探究”（JGYB01219052）

[作者簡(jiǎn)介] 霍建中（1963—），男，天津人，本科，天津師范大學(xué)高級(jí)實(shí)驗(yàn)師（通信作者），主要從事分析化學(xué)研究。

[中圖分類號(hào)] O657.3 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A ? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）34-0138-04 ? ?[收稿日期] 2019-11-01

綠色化學(xué)教學(xué)的發(fā)展是未來(lái)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的必由之路，要實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)教學(xué)，我們不僅要建立新的綠色化學(xué)的教學(xué)課程，還要改進(jìn)現(xiàn)有的非綠色化學(xué)的教學(xué)課程，使我們的綠色化學(xué)教學(xué)課程更加完善[1-5]。紫外吸收光譜法測(cè)定蒽醌試樣中蒽醌的含量和摩爾吸收系數(shù)是各大學(xué)面向21世紀(jì)開(kāi)設(shè)的基礎(chǔ)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材[6]，通常是用甲醇作溶劑來(lái)溶解蒽醌，甲醇是毒性很大、刺激性氣味也很強(qiáng)的液體，大學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中對(duì)該實(shí)驗(yàn)反映強(qiáng)烈，有很強(qiáng)的害怕和抵觸心理，為了減少污染、改善實(shí)驗(yàn)條件，給大學(xué)生一個(gè)舒適、安全、綠色的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，我們做了大量的探究實(shí)驗(yàn)并對(duì)原有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)。本文推薦一個(gè)新的紫外吸收光譜法測(cè)定蒽醌試樣中蒽醌的含量和摩爾吸收系數(shù)的改進(jìn)方法，用無(wú)毒溶劑乙醇替代有毒溶劑甲醇，使有毒實(shí)驗(yàn)變?yōu)闊o(wú)毒實(shí)驗(yàn)，大大降低了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)，改善了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的環(huán)境，實(shí)驗(yàn)環(huán)保、綠色。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)已應(yīng)用在我校本科分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性改進(jìn)和對(duì)比講解，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新性思維，增強(qiáng)了學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的實(shí)踐創(chuàng)新能力，激發(fā)了大學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣和愛(ài)好，提高了學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和探究綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力[7，8]，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的和實(shí)驗(yàn)效果。

一、實(shí)驗(yàn)部分

（一）實(shí)驗(yàn)原理

1.測(cè)定波長(zhǎng)的選擇。利用紫外吸收光譜進(jìn)行蒽醌定量分析時(shí)，必須選擇合適的測(cè)定波長(zhǎng)。由于在蒽醌試樣中含有鄰苯二甲酸酐，它們的紫外吸收光譜如圖1所示。蒽醌在波長(zhǎng)251nm、323nm處分別有一強(qiáng)烈吸收峰和一中等強(qiáng)度的吸收峰，鄰苯二甲酸酐在波長(zhǎng)222nm處有一強(qiáng)烈吸收峰，對(duì)波長(zhǎng)在251nm處的吸收峰產(chǎn)生干擾，為了避開(kāi)鄰苯二甲酸酐的干擾，選用323nm波長(zhǎng)作為測(cè)定蒽醌的工作波長(zhǎng)。由于乙醇在250～400nm也無(wú)吸收干擾，因此可用乙醇替代甲醇為參考溶液。

2.標(biāo)準(zhǔn)曲線法。依據(jù)A=kc定量關(guān)系式，在選定波長(zhǎng)323nm下，用乙醇為參比溶液，測(cè)定蒽醌標(biāo)準(zhǔn)溶液系列及蒽醌試樣溶液的吸光度。以蒽醌標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)蒽醌試樣溶液的吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得其對(duì)應(yīng)的濃度。

3.摩爾吸收系數(shù)。摩爾吸收系數(shù)k是衡量吸光度定量分析方法靈敏度的重要指標(biāo)，可利用求標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率的方法求得。

（二）儀器與試劑

1.儀器。UV-2550型紫外—可見(jiàn)分光光度計(jì)（日本島津公司），AUY-220電子分析天平（島津制造所），石英比色皿、比色管、燒杯、容量瓶等。

2.試劑。（1）蒽醌、乙醇、鄰苯二甲酸酐。（2）蒽醌試樣。（3）0.1000g/L蒽醌標(biāo)準(zhǔn)貯備液。準(zhǔn)確稱取0.1000g蒽醌置于500mL燒杯中，乙醇溶解后，轉(zhuǎn)移到1000mL容量瓶中，用乙醇稀釋至刻度，搖勻。（4）0.0400g/L蒽醌標(biāo)準(zhǔn)溶液。吸取40.0mL上述蒽醌貯備液于100mL容量瓶中，以乙醇稀釋至刻度，搖勻。

（三）實(shí)驗(yàn)步驟

1.蒽醌系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置。在5只10mL比色管中，分別加入2.00，4.00，6.00，8.00，10.00mL 0.0400g/L蒽醌標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后用乙醇稀釋到刻度，搖勻備用。

2.蒽醌樣品溶液的配置。稱取0.0120g蒽醌試樣于小燒杯中，用乙醇溶解后，轉(zhuǎn)移至500mL容量瓶中，以乙醇稀釋到刻度，搖勻備用。

3.蒽醌紫外吸收光譜。用乙醇作為參比溶液，在200～400nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)測(cè)定一份蒽醌標(biāo)準(zhǔn)溶液的紫外吸收光譜，確定紫外吸收波長(zhǎng)（見(jiàn)圖1中曲線1）。

4.鄰苯二甲酸酐紫外吸收光譜。配置濃度為0.1g/L鄰苯二甲酸酐的乙醇溶液，按上述方法測(cè)繪其紫外吸收光譜（見(jiàn)圖1中曲線2）。

5.標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作。用日本島津UV-2500紫外分光光度計(jì)，在選定波長(zhǎng)323nm下，以乙醇作為參比溶液，測(cè)定蒽醌標(biāo)準(zhǔn)溶液系列及蒽醌試液吸光度。以蒽醌標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度c為橫坐標(biāo)，吸光度A為縱坐標(biāo)，用Origin軟件處理所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，繪制蒽醌標(biāo)準(zhǔn)工作曲線見(jiàn)圖2。

6.樣品的測(cè)定。根據(jù)蒽醌試液的吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得其對(duì)應(yīng)的濃度，并根據(jù)試樣配制情況，計(jì)算蒽醌試樣中蒽醌的含量，并計(jì)算此波長(zhǎng)處的k值。

二、結(jié)果與討論

（一）數(shù)據(jù)處理[9-12 ]

1.摩爾吸收系數(shù)k值計(jì)算。通過(guò)表1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，按公式摩爾吸收系數(shù)=吸光度/濃度，計(jì)算得蒽醌的摩爾吸收系數(shù)的為4.83×103 L·mol-1·cm-1，見(jiàn)表1。

2.樣品含量的計(jì)算。按1.3.6對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)所測(cè)樣品吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得蒽醌的濃度，結(jié)果見(jiàn)表2。按下式計(jì)算：樣品蒽醌含量（g/g）=[蒽醌的濃度×500×10-3/樣品重量]×100%=[0.020×500×10-3/0.012]×100%=83.33%。

由表2樣品吸光度及蒽醌標(biāo)準(zhǔn)工作曲線圖2可以，樣品中蒽醌的濃度為0.020g/L。

從圖2得蒽醌線性回歸方程Y=0.0122+22.625X，r2=0.99842，表明蒽醌在0～40μg/mL范圍內(nèi)能很好地符合郎伯—比耳定律。

3.精密度試驗(yàn)。準(zhǔn)確移取蒽醌標(biāo)準(zhǔn)溶液5份，按照1.3.6方法測(cè)定蒽醌含量，由表3可知蒽醌吸光度的RSD%=0.98%小于5%，表明精密度好。

4.重現(xiàn)性試驗(yàn)。吸取同一批試樣，按樣品測(cè)定方法分別測(cè)定其吸光度，檢驗(yàn)該方法的重現(xiàn)性，得RSD%=4.38%小于5%，結(jié)果見(jiàn)表3。

5.回收率。取已知樣品溶液0.5 mL，分別加入0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL蒽醌標(biāo)準(zhǔn)溶液，按2.1.2方法，分別測(cè)定吸光度，計(jì)算回收率，結(jié)果見(jiàn)表5，樣品回收率96.25%～103.33%，RSD%=2.90%小于5%，說(shuō)明本方法可行。

三、結(jié)語(yǔ)

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，用乙醇替代甲醇作為該實(shí)驗(yàn)溶劑，使有毒實(shí)驗(yàn)變?yōu)闊o(wú)毒實(shí)驗(yàn)，達(dá)到了綠色環(huán)保的目的。所得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，無(wú)論精確度、重現(xiàn)性還是回收率都達(dá)到實(shí)驗(yàn)所允許的理論要求，說(shuō)明該實(shí)驗(yàn)改進(jìn)成功。

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