催化动力学光度法测定痕量锰

1、催化动力学光度法测定痕量锰河北科技师范学院第21卷第3期,2007年9月JournalofHebeiNormalUniversityofScience&TechnologyVo1.21No.3Sep.2007催化动力学光度法测定痕量锰范磊,韦英亮,丁素芳2(1广西师范学院化学系,广西南宁,530001;2淮北煤炭师范学院化学系)摘要:实验研究了在NaOH介质中锰催化过氧化氢桑色素褪色反应及其动力学条件,测定了反应级数和表观活化能,建立了测定痕量锰的新方法.该方法检出限为9.3410r:/L,线性范围为3.2101.4410I4g/L.可用于水中痕量锰的测定.关键词:痕量锰测定;催化光度

2、法;桑色素中图分类号:O661.1文献标志码:A文章编号:1672-7983(2007)03-0026-04锰是生命机体中的必需微量元素之一,因此建立环境及生命样品中痕量锰的测定新方法,对环境化学及生命无机化学的研究具有实际意义.催化光度法是一种以测定催化反应速度为基础的定量分析方法,具有灵敏度高,操作简单,分析成本低,不用有毒有机萃取试剂,便于推广运用等优点.以高碘酸钾为氧化剂催化光度法测定锰的研究已有文献报道,其指示物质有茜索绿【23,引,次甲基蓝,酸性品红6,胭脂红,7P8QSSJ,刚果红,4,4对(二甲氨基)一二苯基甲烷叫等.在锰的某些催化体系中加入增敏剂,比如:十二烷基硫酸钠,十二烷

3、基吡啶u等,使得该方法的灵敏度或分析性能得到了明显的提高或改善.本实验研究发现,在NaOH介质中,锰能强烈催化过氧化氢氧化桑色素褪色的反应.在波长为425nm处,摩尔吸光系数为1.4710L?tool?cm,其反应速率lg(A./A)与锰的浓度之间符合动力一级反应关系式:lg(A./a)=kc,由此建立了一个高灵敏度,高选择性的测定痕量锰的新方法.1实验部分1.1仪器与试剂7230G分光光度计,电热恒温水浴锅.锰标准溶液:1g/L,用时稀释成4lxg/mL;桑色素(R)乙醇溶液:110I4mol/L;十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)水溶液:110mol/L;NaOH溶液:0.5moL/L;H

4、2Oz溶液:体积分数为0.03(3.O%(v/V);其它所用试剂均为分析纯.1.2实验方法取25mL比色管,加7.00mL桑色素溶液,5.00mLNaOH溶液,4.00mL十六烷基三甲基溴化铵溶液,轻轻摇匀,再加1.00mLH0溶液,适量的Mn(1I)工作液,蒸馏水定溶,摇匀,按动秒表与35c【=水浴中反应8.5min后,取出用流水冷却5min,以2cm比色皿,水为参比,于425nm处测定试剂空白(未加Mn(1I)标准液)的吸光度A.及试剂(加Mn(1I)标准液)的吸光度A,计算lg(A./A)值.2结果与分析2.1吸收光谱在实验条件下,测不同溶液的吸收光谱,催化反应和非催化反应的吸收光谱在A

5、=425nm处均有较强吸收峰,且在此处A=A0一A最大,故本次选择425nm作为吸收波长(图1).2.2试剂用量的确定2.2.1NaOH的用量在其它试剂用量固定的条件下,即桑色素1O.00mL,十六烷基三甲基溴化铵溶液3.00mL,H021.00mL,改变NaOH的用量,在425nnl测其吸光度,求出试剂空白的吸光度A0与试剂(加入1lnL4103g/L的标准液)吸光度A之比的对数值,确定0.5rml/LNaOH的用量为5.00mL(图2).收稿日期:2007-0510;修改稿收到日期:2007-06173期范磊等催化动力学光度法测定痕量锰271.00.8运0.60_4O.20.0365380

6、395410425440波长/nm0.90.80.70.60.50.40.30.20.10.002468NaOHJ=j量/mL图1过氧化氢桑色素溶液的吸收光谱图2NaOH用量对过氧化氢桑色素溶液吸光度的影响2.2.2显色剂用量的影响固定十六烷基三甲基溴化铵溶液3.00mL,NaOH5.00mL,H0100mL,改变桑色素的用量,在A=425nm处,测其试剂空白与试剂的吸光度,确定桑色素用量为700mL(图3).24681002468显色剂用量/mL稳定剂用量/mL图3桑色素用量对吸光度的影响图4溴化十六烷基三甲铵溶液用量对吸光度的影响2.2.3稳定剂的影响固定桑色素7.00mL,NaOH5.0

7、0mL,H01.00mL,改变溴化十六烷基三甲铵溶液的用量,在425nm处测其试剂空白与试剂的吸光度,确定溴化十六烷基三甲铵溶液的用量为4.00mL(图4).2.2.4H202用量的影响固定桑色素7.00mL,NaOH5.00mL,溴化十六烷基三甲铵溶液4.00mL,改变H0的用量,在425nm处测其试剂空白与试剂的吸光度,得出H0的用量为1.00mL(图5).2.3反应温度的影响和表观活化能温度低于20cC时,催化反应的速率较为缓慢,温度高于20cC时,随着温度的升高,反应速率不断加快.在加热10min,流水冷却5min的条件下,在2636cc的范围内,以对作图得一条直线,该直线的回归方程为

8、一lg(1g(A./A)=一18.5+5732.1x1/T(相关系数r=0.994),表观活化能为109.8kJ/mol.本次试验选择35水浴作为热源(图6).1.OO.80.60.4O.2O.OO.51.01.52.02.5HzOz用量/mL图5H0用量对吸光度的影响0.80.70.60?5o?40.30.20.10.0l82022242628303234363840反应温度/C图6反应温度对吸光度的影响98765432lOOOOOOOOOO一0一一河北科技师范学院2.4反应时间的影响和反应速率常数反应在69min内lg(A./A)与时间t呈良好的线性关系,直线的回归方程为lg(A./A)=

9、一0.504+O.1344t(回归系数r=0.997),这说明本反应在该时间段内为动力学一级反应,其反应速率常数为2.89X10s.本实验选择反应时间为8.5min(图7).2.5线性范围和检出线量实验结果表明,Mn()的质量浓度在32144g/L范围内,lg(A./A)与Mn()的浓度呈线性关系,其回归方程为lg(A0/A)=-0.18175+O.2569CMnf)(g/L),相关系数为r=O.998(图8).,01.OO.80.60o.4O.2O.O反应时间t/minMn(II)的质量浓度/lug.(Z5mL)I图7反应时间对吸光度的影响图8标准曲线本实验对试剂空白进行11次检定,求得标准

10、偏差为S=2.24,工作曲线的斜率为=0.0103(mg/L).故用本法测定锰的检出限量为9.34X10.g/L.2.6共存离子的影响按实验方法测定0.128mg/LMn()相对误差在10%之内,允许共存离子的倍数为:Na,K(1000);Ca,F一,C1一,Br一(500);Zn(250);I一,so;一(200);Ba,V(V),s2o;一(100);Bi,A1,Hg2,Cr(VI)(50);Cd(30);Mg2(20);Cu,CO(10);Mo(VI)(8);Ni,Fe(5).3样品分析取自来水煮沸,除去部分Ca2,Mg2,过滤,取5mL处理后的自来水置于25mL比色管中,按实验方法进行

11、测定.再加入1mL质量浓度为5Og/L的NaF溶液.取池塘水过滤,除去沉淀物,煮沸,过滤,取2.00mL处理后的池塘水置于25raL比色管中,按实验方法进行测定.对所分析的自来水样品进行锰的回收实验(凡=6),回收率均在95%一106%之间(表1);同样,对所分析的池塘水样品进行锰的回收试验(凡=6),回收率均在94%一106%之间,结果符合要求.4讨论本方法虽然有较高的灵敏度及较高的选择性,但检出限量相对较高,这可能与增敏剂,氧化剂,显色剂的选择有关.提高增敏剂的增敏效果以及提高显色剂的显色灵敏度将有利于降低检出限量.8765432lOOOOOOOOn3期范磊等催化动力学光度法测定痕量锰29

12、表1样品测定值及其回收率参考文献:1郑怀礼,祝艳.催化动力学光度法测定痕量铜的研究进展J.光谱学与光谱分析,2002,22(6):10751078.2谢增鸿,郑肇生,叶辉芳.催化光度法测定痕量.Mn(II).NTA.AG.KIO体系J.冶金分析,1999,19(1):24-28.3谢增鸿,郑肇生,郭碧红.以十二烷基硫酸钠为增敏剂催化光度法测定痕量锰J.理化检验一化学分册,2000,36(3):106107.4莎仁,李晓华.邻菲罗啉增敏催化动力学光度法测定痕量锰J.内蒙古师范大学(自然科学汉文版),2005,34(4):458-460.5路培乾,郭永恒,王淑华.催化动力学光度法测定痕量锰的研究J

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14、g,eta1.DeterminationoftraceamountsofmanganeseinnaturalwatersbyflowinjecfionstoppedflowcatalytickineticspectrophotometryJ.AnalyticaChimicaActa,2004,522(2):281-288.11高峰,张德兴,葛治清,等.耐尔蓝一高碘酸钾一溴代十六烷基吡啶一氨三乙酸体系催化动力学光度法测定锰J.分析化学,2003,31(10):1217.1219.作者简介:范磊(1980.),男,硕士研究生.主要研究方向:元素光谱分析,有机合成.(责任编辑:朱宝昌)Determi

15、nationofTraceManganesebyCatalyticKineticSpectrophotometryFANLei,WEIYingliang,DINGSufang(1DeptofChemistry,GuangxiTeachersEducationUniversity,NanningGuangxi,530001;2DeptofChemistry,HuaibeiCoalIndustryTeachersCollege;China)Abstract:DeeolourisationofMorinbyoxidationwithhydrogenperoxideinNaOHmediumusingmanganeseasacatalystwasinvestigated.Thereactionorderandtheapparentactivationenergyweredetermined.Thenewm