双波长双指示剂催化光度法测定中药材中的痕量铜

葛笑兰，谢英剑

（亳州师范高等专科学校 理化系，安徽 亳州 236800）

双波长双指示剂催化光度法测定中药材中的痕量铜

葛笑兰，谢英剑

（亳州师范高等专科学校 理化系，安徽 亳州 236800）

文章研究在硫酸介质中，利用铜催化过氧化氢氧化甲基橙和亮绿褪色的反应体系.探讨该褪色指示反应的最佳实验条件，在此基础上建立高灵敏度测定痕量铜的动力学分析新方法.通过对该反应催化体系和非催化体系吸光度的测定，确定该体系的最大吸收峰位于波长510 nm和640 nm处.工作曲线的线性范围：0.100～2.00 μg/25mL.检出限：3.64×10-9g/mL，相对标准偏差：1.2%.本方法体系稳定，灵敏度高，选择性好，用于亳州道地药材中痕量铜的测定，结果较为满意.

铜；双指示剂；催化光度法；甲基橙；亮绿；中药材

亳州是闻名遐迩的“中华药都”，是名符其实的全国最大的中药材集散地.目前对于亳州道地药材的研究基本处于空白，尤其是药材中微量元素的测定几乎未见报道.铜是人体健康不可或缺的微量元素之一，是人体中多种酶的组分，参与造血过程，影响新陈代谢和生长繁殖，有助于增强人体抵抗力等等.铜含量过低会引起一系列生理现象的紊乱，但过多也会造成铜中毒，故研究药材中铜含量的测定有非常重要的意义.

目前对铜测定的研究有许多方法，其中催化动力学光度法因仪器设备简单，灵敏度高且操作简便等优点有较多的应用［1-3］，但这些方法多半是采用单指示剂在单波长下进行测定，要进一步提高方法的灵敏度往往较为困难.用双指示剂体系在双波长下进行测定的方法［4-6］，将指示反应的变化信号进行叠加，使得检测的灵敏度成倍提高，开辟了提高催化动力学褪色光度分析法灵敏度的一条新途径.

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

UV-3600（日本岛津）；722S型分光光度计（上海精密科学仪器有限公司）；1810-B型石英自动双重纯水蒸馏器（金坛市杰瑞尔电器有限公司）；FA2004型电子天平（上海良平仪器仪表有限公司）；HH-6数显恒温水浴锅（国华电器有限公司）.

双氧水（H2O2）：6%（V/V）；H2SO4：0.05 mol/L；

甲基橙：5.0×10-4mol/L；亮绿：0.10%；铜标准溶液：1.00 μg/mL.

以上所用试剂均为分析纯，水为蒸馏水.

1.2 实验方法

取两支25 mL具塞玻璃比色管，分别依次加入0.9 mL 5.0×10-4mol/L的甲基橙溶液，1.9 mL 0.1%的亮绿溶液，3.5 mL 0.05 mol/L的H2SO4溶液，3.5 mL 6%的双氧水溶液，于其中一支比色管内加入一定量的铜离子标准溶液，另一支不加.然后，以蒸馏水定容至刻度线，塞紧，摇匀.同时置于沸水浴中加热25 min后立即取出用自来水淋冲冷却3 min.移入玻璃比色皿中，用蒸馏水作为参比，在722S型分光光度计上于510 nm和640 nm波长处测定其非催化体系吸光度A和催化体系吸光度A0.再分别计算ΔA510=A0510-A510，ΔA640=A0640-A640，ΔA=ΔA510+ΔA640.

2 结果与讨论

2.1 吸收光谱曲线

取0.1 μg铜离子标准按实验方法进行操作，在UV-3600上扫描非催化和催化体系的吸收光谱曲线，结果见图1.扫描结果显示，反应体系在波长510 nm和640 nm处有最大吸收值，且此时吸光度差值最大，说明Cu2+对双氧水氧化指示剂甲基橙和亮绿褪色具有明显的催化作用，故本文选择510 nm和 640 nm作为实验测定的波长.

1-非催化体系 2-催化体系图1 吸收光谱1-cataytic system 2-uncatalitic systemFig.1 Absortion spectra

2.2 H2SO4浓度的选择

改变硫酸的浓度使其在0.01-0.5 mol/L之间取点，固定其他条件和试剂用量不变，按实验方法进行实验测定.结果表明，当硫酸浓度为0.05 mol/L时，ΔA最大，催化效果最为明显，故本实验选择H2SO4浓度为0.05 mol/L.

2.3 H2SO4用量的选择

固定其他条件和试剂用量，在3.0-6.5 mL范围内改变硫酸的用量，每间隔0.5 mL取点，按实验方法进行实验.测定结果显示：当硫酸用量为3.5 mL时，催化反应效果最明显，ΔA值最大，故本实验选择3.5 mL作为H2SO4的最佳用量.

2.4 双氧水用量的选择

固定其他条件不变，改变双氧水的用量按实验方法进行实验.用量改变在1.5～5.0 mL范围之内，每间隔0.5 mL测定一次.结果表明，ΔA值随双氧水用量的改变先增大后减小，当用量为3.5 mL时ΔA值最大，催化效果最明显.故本实验选择3.5 mL作为过氧化氢的最佳用量.

2.5 甲基橙用量的选择

按实验方法，固定其他条件不变，改变甲基橙的用量在0.5-1.2 mL之间进行实验.结果表明，在0.5-0.9 mL范围内，ΔA值随甲基橙用量的增加而增加，当用量大于0.9 mL时，ΔA又逐渐减小.为使催化效果最为明显，本实验选择甲基橙的最佳用量为0.9 mL.

2.6 亮绿用量的选择

固定其他条件和试剂用量不变，间隔0.1mL改变甲基橙的用量在1.6-2.3 mL之间按实验方法进行实验.测定结果表明，当甲基橙的用量为1.9 mL时，非催化体系和催化体系的吸光度差值ΔA值最大，此时催化效果最为明显，故本实验选择甲基橙的用量为1.9 mL.

2.7 反应时间的选择

改变体系反应的时间，保持其他实验条件不变，按实验方法进行实验.结果表明，在14-30 min，吸光度差值ΔA随反应时间的延长先增大后趋平又略有减小，基本保持不变.为节省反应时间，故本实验选择平台开始的25 min作为反应时间.

2.8 反应温度的选择

固定其他条件和试剂用量不变，改变反应体系温度按实验方法进行实验测定.实验结果表明，反应温度低于80℃时，ΔA值很小，几乎没有催化作用.反应温度高于80℃时，ΔA值随温度升高不断增大，为便于控制反应条件，故本实验选择沸水浴，即100℃为反应温度.

2.9 工作曲线

在最佳的实验反应条件下，分别取不同量的铜标准溶液按实验方法进行实验，分别测定非催化体系和催化体系的吸光度，计算其差值ΔA并绘制工作曲线.结果如图2、图3所示.图2为反应体系在510 nm下的工作曲线，Cu2+含量在0.100-2.00 μg/25mL范围内与ΔA呈线性关系，其线性回归方程分别为：ΔA510= 0.361 1CCu+0.398 2，相关系数R=0.991 2.

图2 510 nm处的工作曲线Fig 2 Working curve at 510 nm

图3 640 nm处的工作曲线Fig 3 Working curve at 640 nm

图3为在波长为640 nm下的工作曲线，Cu2+含量在0.100-2.00 μg/25mL范围内与ΔA呈良好的线性关系，其线性回归方程为：ΔA640=0.197 8CCu+0.118 4，相关系数R=0.992 1.

结果表明，在双波长条件下，Cu2+含量在0.100-2.00 μg/25mL范围内与ΔA呈良好的线性关系（见图4），其线性回归方程分别为：ΔA总=0.558 9 CCu+0.516 7，相关系数R=0.991 9.

图4 510 nm和640 nm下的工作曲线Fig 4 Working curve at 510 nm and 640 nm

精密度与检出限：按试验方法平行测定10次，相对标准偏差为1.2%，方法检出限为：3.64×10-9g/mL.

2.10 共存离子的影响

本文在最佳的实验条件下，对常见共存离子进行了干扰影响的测定.测定结果表明，当要求控制相对误差在±5%以内，铜离子含量为0.5μg/25mL时，其他共存离子的最大允许存在量分别为：2 000倍的NO2-、Al3+、Na+、Mn2+、Ca2+、NH4+、Mg2+、NO3-、Pb2+；1 500倍的SO32-、Zn2+、SO42-、Cd2+；1 000倍的Mo（VI）；500倍的Hg2+、Bi3+；200倍的I-、Cr3+、K+；100倍的Ba2+、F-；50倍的Cr6+、V5+；10倍的Ag+；1倍的Fe3+.由此可见常见离子均不对测定结果产生干扰，故本方法的选择性较高，可用于大多数实际样品的测定.当Fe3+超过允许量发生干扰时，用NaF掩蔽加以消除，最高可使其允许量提高至0.1 mg以上.

3 样品测定

本实验样品处理过程如下：把中药样品洗净，晾干.准确称取样品2 g于坩埚中，放入马弗炉中，250℃，低温炭化，放冷，加入少量亚沸水，稍加热至干，再至于高温炉中灼烧至完全灰化为止，取出冷却，加入1：1HNO35 mL，微热溶解后，转入100 mL容量瓶中，用蒸馏水定容至刻线.取适量试样溶液，按实验方法测定，结果见表1.

表1 样品分析结果Table1 Analytical results of samples

4 结论

本文主要研究了在H2SO4介质中，利用Cu2+催化双氧水氧化指示剂甲基橙和亮绿褪色的反应，在此基础上建立双波长双指示剂催化动力学光度法测定痕量铜的新方法.该方法具有分析成本低，灵敏度高、选择性较好等优点，用于实际样品（亳州道地药材）中铜含量的测定，结果较为满意.

［1］董彦杰，盖轲，巩新兴.催化动力学褪色光度法测定痕量铜［J］.理化检验-化学分册，2005，41（9）：693.

［2］申湘忠，郭军，刘志成.铜催化过氧化氢氧化依文思蓝动力学光度法测定痕量铜［J］.冶金分析，2008，28（5）：57-60.

［3］孙琳，王玉宝，郭振良,等.催化动力学光度法测定食品中痕量铜［J］.理化检验-化学分册，2006，42（11）：955-956.

［4］孙登明，王晨璐，马伟.痕量铜双指示剂催化光度法测定［J］.中国公共卫生，2008，24（7）：888-889.

［5］朱庆仁，耿明，孙登明.双波长双指示剂催化动力学光度法测定食品中的痕量铜［J］.分析科学学报，2010，26（2）：240-242.

［6］葛笑兰，谢秀娟，张振新.甲基橙-亮绿体系动力学光度法测定茶叶中的痕量铁［J］.分析科学学报，2010，26（3）：367-369.

Dual-Wavelength and Dual-Indicator Catalytic Spectrophotometry for Determination of Trace Copper in Chinese Herb Medicines

GE Xiao-lan，XIE Ying-jian
（Department of Physical Chemistry，Bozhou Teachers College，236800，Bozhou，Anhui，China）

This thesis studies on a system of oxidation fading reaction among hydrogen peroxide，methyl or⁃ange and brilliant green in the sulfuric acid medium.Under the best experimental conditions of the reaction discussed，a new kinetic analysis for trace copper with high sensitivity is established.A result shows that the maximum absorption peak lies at 510 nm and 640 nm respectively by means of absorbance deteriminaton in the catalytic and non-catalytic systems.The linear range of the working curve of this method is 0.100～2.00 μg/25mL.The detection limit is 3.64×10-9g/mL.The relative standard deviation is 1.2%.With highly stabili⁃ty，sensitivity and selectivity，the determination of trace copper can apply to genuine regional Chinese herb medicines in Bozhou，with satisfactory results.

copper；dual-indicator；catalytic spectrophotometry；methyl orange；brilliant green；Chinese herb medicines

O 432.2

：A

：2095-0691（2014）01-0030-04

2013-12-19

安徽省教育厅自然科学基金（KJ2012z260）

葛笑兰（1985- ），女，安徽亳州人，硕士，讲师，研究方向：催化动力学光度分析.