双波长双指示剂催化光度法同时测定锰和铜

余 骏

（南京林业大学化工学院，江苏南京 210037）

双波长双指示剂催化光度法同时测定锰和铜

余 骏

（南京林业大学化工学院，江苏南京 210037）

研究了在p H4.5的HAc－NaAc缓冲溶液介质中，利用痕量铜和锰同时催化高碘酸钾氧化亚甲基蓝和罗丹明B的褪色的指示反应，分别在660nm和540nm波长下测量催化体系和非催化体系的吸光度，建立了双指示剂、双波长催化动力学光度法下测定痕量铜和锰的新方法。在最佳实验条件下，用固定时间法，测得的铜和锰线性范围分别为：0.0050～0.025μg／m L，0.0010～0.020μg／m L；检出限分别为：3.3×10－10g／m L，7.6×10－11g／m L。该法操作简单，灵敏度高，选择性好，可用于实际样品头发和大米中痕量铜和锰的测定，结果令人满意。

锰；铜；双波长；催化光度法；亚甲基蓝；罗丹明B

1 引言

铜和锰是人体不可缺少的14种必需微量元素，在有机体的新陈代谢中起重要作用，铜和锰也是工业上广泛使用的金属，因此研究食品、生命体及环境样品中痕量铜和锰的测定方法具有重要意义。目前测定锰和铜常见方法有吸光光度法，极谱法，原子吸收光谱法等。由于催化动力学光度法具有仪器简单、操作简便、快速准确等特点，广泛用于多种金属和非金属元素的测定，用于测定痕量铜和锰有不少报道［1－6］，但大多为单一组分的测定，用双波长双指示剂催化动力学光度法［7］同时测定铜和锰未见报道。本文研究了在p H4.5的HAc－Na Ac缓冲溶液介质中，利用痕量铜和锰催化高碘酸钾氧化亚甲基蓝和罗丹明B褪色的指示反应，分别在660nm和540nm波长下测量催化体系和非催化体系的吸光度，建立了双指示剂、双波长催化动力学光度法同时测定痕量铜和锰的新方法。在最佳实验条件下，用固定时间法，测得的铜和锰线性范围分别为：0.0050～0.025μg／m L，0.0010～0.020μg／m L；检出限分别为：3.3×10－10g／m L，7.6×10－11g／m L。该法操作简单，灵敏度高，选择性好，可用于实际样品头发和大米中痕量铜和锰的测定，结果令人满意。

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

722可见分光光度计（上海菁华科技仪器有限公司）；p HS－3C型酸度计（上海康仪仪器有限公司）。

锰标准溶液：0.50μg／m L。准确称取MnSO4· H2O 0.3077g，加二次蒸馏水加热溶解，定容至100m L，此溶液含锰的质量浓度为1.00mg／m L。使用时再逐级稀释成0.50μg／m L的锰标准工作液。铜标准溶液：0.50μg／m L。准确称取高纯铜粉0.1000g，溶于3mL（1＋1）硝酸中，再加少许（1＋1）硫酸，蒸至冒烟，冷却后定容至100mL，此溶液含铜的质量浓度为1.00mg／m L。使用时稀释成0.50μg／m L的铜标准工作液。HAc－NaAc缓冲溶液：p H4.5，用0.1mol／LHAc和0.1mol／LNaAc配制，在p H计上校准。高碘酸钾溶液：0.0020mol／L。氨三乙酸溶液：0.0050mol／L。亚甲基蓝溶液：0.010%。罗丹明B溶液：0.010%。

所用示剂均为AR或GR，水为二次石英亚沸蒸馏水。

2.2 实验方法

在两只25m L比色管中分别依次加入1.00m L的铜和锰标准工作液，0.0020mol／L高碘酸钾溶液0.50m L，0.0050mol／L氨三乙酸水溶液3.00m L，p H4.5的HAc－NaAc缓冲溶液2.0m L，0.010%亚甲基蓝1.00 m L，0.010%罗丹明B1.00 m L，用水稀释至刻度，摇匀后，室温静置20min。以水为参比，分别在波长660nm和540nm处测定催化与非催化体系的吸光度A和A0，分别计算△A660＝A0660－A660，△A540＝A0540－A540，△A＝△A540＋△A660。

3 结果与讨论

3.1 吸收光谱

在25m L比色管中分别依次加入1.0m L的铜标准工作液和1.0m L锰标准工作液，高碘酸钾溶液0.50m L，氨三乙酸水溶液3.00m L，HAc－Na Ac缓冲液2.0m L，亚甲基蓝1.00 m L，罗丹明B 1.00 m L，用水稀释至刻度，摇匀后室温静置20min。在380～700nm范围内测定其相应的吸光度，绘制吸收光谱曲线，见图1，由图1可见，催化体系和非催化体系均有两个吸收峰，分别位于540nm和660nm，且在540nm和660nm处吸光度差值最大。因此本实验选择测定波长为540nm和660nm。

图1 吸收光谱曲线

3.2 反应介质的选择及酸度的影响

根据实验方法，试验了盐酸，硫酸，HAc－Na Ac不同介质对催化反应速度的影响，试验发现，在p H4.5的HAc－Na Ac缓冲介质中，铜和锰催化高碘酸钾氧化亚甲基蓝和罗丹明B的反应灵敏度高。故本实验选择HAc－Na Ac缓冲溶液控制体系的酸度。当HAc－Na Ac缓冲溶液的p H值为4.5时，催化作用最强，灵敏度最高。

3.3 HAc－Na Ac缓冲溶液用量的选择

按实验方法，改变HAc－Na Ac缓冲溶液用量进行实验，实验结果表明，缓冲溶液的用量在2.0m L时，ΔA最大，灵敏度最高，故本实验选用HAc－Na Ac缓冲溶液的用量为2.0m L。

3.4 氨三乙酸溶液用量的选择

实验表明，氨三乙酸溶液用量在1.0～3.0m L之间，随着氨三乙酸用量的增加，空白与催化反应体系的吸光度渐增，吸光度差值ΔA增大，超过3.0m L，A值随着氨三乙酸用量的增加开始减小。在氨三乙酸用量为3.0m L时，ΔA最大，灵敏度高。故本实验选择氨三乙酸溶液的用量为3.0m L。

3.5 亚甲基蓝溶液用量的选择

按实验方法，改变亚甲基蓝的用量进行实验。实验结果表明，随着指示剂用量的增大，A、ΔA先增后减，660nm处增加较快。指示剂用量较小时，线性范围窄。用量在0.50～1.50m L时，ΔA值较大，为了使分析方法有较宽的线性范围，较高的灵敏度，故本实验选择亚甲基蓝的用量为1.00m L。

3.6 罗丹明B用量的选择

按实验方法，改变罗丹明B的用量进行实验。实验结果表明，随着指示剂用量的增大，A、ΔA先增后减，540nm处增加的较快。用量在1.00mL时，ΔA值最大，故本实验选择罗丹明B溶液的用量为1.00mL。

3.7 高碘酸钾用量的选择

实验表明，高碘酸钾溶液用量在0.25～1.25m L之间，随着高碘酸钾用量的增加，空白与催化反应体系的吸光度均逐渐降低，用量少于0.50m L，吸光度差值ΔA随用量的增加而增大，但超过0.50m L，ΔA值随着高碘酸钾用量的增加开始减小，高碘酸钾用量为0.50m L时，ΔA最大。故本实验选择高碘酸钾溶液的用量为0.50m L。

3.8 反应温度和时间的影响

按实验方法选择不同的实验温度进行试验，结果发现，反应体系在室温下就开始发生反应。且温度改变对此反应速度影响较大，随着温度的增大，反应速度加快，吸光度A逐渐减小，ΔA也在降低。故本实验选在室温下进行，条件实验采用28℃。

在室温下，放置时间对反应体系有明显的影响，20min前随着放置时间的延长，双波长下A值均变小，ΔA一直增大，在20min～60min之间，吸光度A和ΔA值变化不大趋于平稳。因此实验选择室温静置20min，然后直接测其吸光度。

3.9 工作曲线和线性范围

按实验方法，改变铜和锰量进行实验，绘制工作曲线见图2和图3。结果表明，Cu（Ⅱ）浓度在0.0050～0.025μg／mL之间，ΔA与Cu（Ⅱ）浓度成线性关系，其线性回归方程为：ΔA＝5.1C（μg／mL）＋0.015，相关系数R＝0.9986。测定检出限为3.3×10－10g／mL。

Mn（Ⅱ）浓度在0.0010～0.020μg／m L之间，ΔA与Mn（Ⅱ）浓度成线性关系，其线性回归方程为：ΔA＝25.48C（μg／m L）＋0.023，相关系数R＝0.9991。检出限为7.6×10－11g／m L。

图2 铜标准曲线

图3 锰标准曲线

4 共存离子影响

按实验方法，在25m L溶液中含0.50μg铜和0.50μg锰的测定，当相对误差在±5%以内，共存离子允许量（倍数）：Ba2＋、Na＋、Ca2＋、Ag＋、Co2＋、Sr2＋、Zr4＋（＞500，未做最高限）；Pb2＋、Ba2＋（＜300）；Nd3＋、I－（＜200）；Al3＋、Mg2＋、Mo6＋、Zn2＋（＜50）；Tl3＋（＜15）；Cd2＋（＜10）；Fe3＋、Bi3＋（＜5）。由此可见，该方法有较好的选择性，常见离子只有Fe3＋干扰，加入0.50mgF－后的允许量为50μg。因此一般样品加入F－后，可直接进行测定。

5 样品分析

样品处理：称取2.0g大米（或面粉）样品，加入15m L浓硝酸浸泡一天一夜，然后在电热板上缓慢加热硝化待样品溶解完全，冷却后，再加入几滴高氯酸，加热至白烟冒尽。冷却后若溶液的颜色较深则冷却后继续滴加高氯酸，加热至冒白烟直至溶液为无色，冷却后用水稀释，定容于250m L容量瓶中。取一定量样品加入0.50mgF－后，按实验方法进行测定，结果见表1。

表1 样品中铜和锰的分析结果（n＝5）

6 结论

本文利用痕量铜和锰灵敏催化高碘酸钾氧化亚甲基蓝和罗丹明B的褪色反应，建立了双波长催化动力学光度法同时测定痕量铜和锰的方法，该法操作简便、灵敏度高、线性关系良好，可用于实际样品中痕量铜和锰的测定。

［1］ 李建国，张敏，赵康.高碘酸钠－季胺新体系催化动力学光度法测定锰及机理研究［J］.光谱学与光谱分析，2004：870.

［2］ 郭永恒，王淑华.催化动力学测定痕量锰的测定［J］.理化检验－化学分册，2001，37（5）：217.

［3］ Crespo G A，Andrade F J，Inon F A，et al.Kinetic method for the determination of trace amounts of copper in water matrices by its catalytic effect on the oxidation of 1，5－diphenylcarbazide［J］.Anal Chim Acta，2005，539：317.

［4］ 李冰冰，周晓光.催化光度法测量痕量锰［J］.光谱实验室，2004，21（5）：970.

［5］ 张振新，孙登明，马伟.利用协同催化动力学光度法测定痕量锰［J］.冶金分析，2005，25（5）：52.

［6］ 赵雷洪，朱凯汉，彭小平.灿烂绿新体系催化动力学光度法测定痕量铜［J］.化学研究与应用，2000，12（3）：332.

［7］ 孙登明，马伟，朱庆仁等.双波长双指示物催化光度法测定痕量铜.分析化学，2005，11（33）：1669.

Simultaneous Determination of Cu（II）and Mn（II）with Dual－wavelength Dual－indicator Catalytic Kinetic Spectrophotometry

YU Jun
（SchoolofChemicalEngineering，NanjingForestryUniversity，Nanjing，210037，China）

A new dual－wavelength single－indicator catalytic kinetic spectrophotometric method for the determination of trace Cu（II）and Mn（II）in HAc－NaAc（p H4.5）buffer solution medium was studied.The method was based on the Cu（II）and Mn（II）catalyzing oxidation of methythlene blue and rhodamine B by potassium periodate.The absorbance of catalytic and uncatalytic systems was measured at 660nm and 540nm.Under the optimum conditions，the linear range of the determination of trace Cu（II）and Mn（II）were 0.0050～0.025μg／mL and 0.0010～0.020μg／mL.The detection limits were 3.3×10－10g／m L and 7.6×10－11g／m L respectively.The method was simple，high sensitivity，and good selectivity，the method was applied to the determination of trace Cu（II）and Mn（II）in hair and rice with satisfactory results.

Mn（II）；Cu（II）；Dual－wavelength；Catalytic spectrophotometry；Methythlene blue trihydrate；Rhodamine B

O614

A

1674－2273（2011）06－0067－03

2011－05－10

余骏（1990－），男，安徽黟县人，南京林业大学化工学院。