催化光度法测定亳州中药材中的痕量铁

2015-04-24葛笑兰夏友付

周口师范学院学报 2015年2期

葛笑兰,沈悦,夏友付

铁是人体内含量最丰富的微量元素,在人体内的分布非常广,几乎所有组织都包含铁,以肝、脾含量为最高,肺内也含铁.铁是血红蛋白的重要组成部分,是血液里输送氧和交换氧的重要元素,铁同时又是很多酶的组成成分与氧化还原反应酶的活化剂.因而铁含量的测定有重要的意义.

亳州作为全国最大的中药材集散地,有“中华药都”之称,但亳州道地药材中微量元素的研究鲜有报道.目前,痕量铁的测定有许多方法,这些方法中催化光度法因其具有仪器简单、灵敏度高等优点在铁的测定中应用较多[1-3].但这些方法大多采用单一指示剂在单波长下测定,利用双指示剂在双波长条件下进行测定[4-5],能使检测灵敏度成倍提高,开辟了提高动力学分析法灵敏度的新途径.

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

UV759S紫外可见分光光度计(上海精科);石英亚沸高纯水蒸馏器(金坛市成辉仪器厂);HH- 6数显恒温水浴锅(常州国华);FA2004型电子天平(上海良平).

铁标准溶液:1μg/m L;硫酸:0.005 mol/L;甲基橙:0.4 g/L;亚甲基蓝:5.0×10-4mol/L;H2O2:6%(体积分数).

1.2 实验方法

取2支25 m L具塞玻璃比色管,依次分别加入0.4 g/L的甲基橙1.0 m L,5.0×10-4mol/L的亚甲基蓝溶液1.2 m L,0.005 mol/L的硫酸3.5 m L,体积分数为6%的双氧水溶液4.0 m L.其中一支加入1.0μg的铁离子标准溶液,另一支不加.蒸馏水定容至刻线,塞紧,摇匀.同时放入沸水浴中加热12 min取出,立即用自来水冷却5 min以终止反应.然后移入1 cm比色皿中,以蒸馏水为参比,在UV759S紫外可见分光光度计上于470 nm和664 nm波长处测定吸光度A和A0.分别计算ΔA470=A0470-A470,ΔA664=A0664-A664,ΔA=ΔA470+ΔA664.(注:A0为非催化体系吸光度;A为催化体系吸光度)

2 结果与讨论

2.1 吸收光谱曲线

按实验方法操作配制非催化体系和催化体系溶液,在380～700 nm的波长范围内扫描吸收光谱曲线如图1所示.体系在470 nm和664 nm波长处有最大吸收,且△A值最大,故选用470 nm和664 nm作为测定波长.

图1 吸收曲线

2.2 硫酸浓度的选择

固定其他条件不变,改变硫酸的浓度在0.001～0.1 mol/L之间进行实验.结果表明,当硫酸浓度为0.005 mol/L时催化效果最为明显(见图2),故本实验选用硫酸浓度为0.005 mol/L.

图2 硫酸浓度对体系的影响

2.3 硫酸用量的选择

按实验方法,固定其他条件不变,间隔0.5 m L改变硫酸的用量,在2.0～5.5 m L范围内进行实验.实验结果表明:当硫酸的用量取3.5 m L时,ΔA值最大,催化反应效果最为明显(见图3),本实验选择硫酸的最佳用量为3.5 m L.

图3 硫酸用量对体系的影响

2.4 H 2 O2用量的选择

固定其他条件和试剂用量,在3.0～6.0 m L之间改变H2O2的用量,按实验方法进行实验.结果表明,ΔA值在3.5～5.5 m L的范围内基本处于一个平台(见图4),故本实验选择平台中间的最高值4.0 m L作为H2O2的最佳用量.

图4 H 2 O2用量对体系的影响

2.5 甲基橙用量的选择

按实验方法,固定其他条件不变,间隔0.2 m L改变甲基橙的用量进行实验.结果表明,甲基橙用量在0.2～1.6 m L的体积范围内,ΔA值先增大后减小,当用量为1.0 m L时,ΔA值最大(见图5),催化效果最好,故本实验选择甲基橙的最佳用量为1.0 m L.

图5 甲基橙用量对体系的影响

2.6 亚甲基蓝用量的选择

固定其他条件和试剂用量不变,间隔0.2 m L改变甲基橙的用量,在0.2～1.6 m L范围的之间按实验方法进行实验.结果表明,当亚甲基蓝的用量为1.2 m L时,ΔA值最大(见图6),催化效果最为明显,故本文中选择1.2 m L作为亚甲基蓝的最佳用量.

图6 亚甲基蓝用量对体系的影响

2.7 反应时间的选择

固定其他条件不变,改变反应进行的时间按实验方法进行实验.结果表明,在6～18 min内,ΔA随时间的增加而增大,但在12 min之后基本处于不变(见图7),为节省实验时间,本实验选择12 min作为最佳反应时间.

图7 时间对体系的影响

2.8 反应温度的选择

按实验方法,固定其他条件不变,改变反应温度进行实验.实验结果表明,随温度的升高,非催化体系和催化体系的速度都在加快.当反应温度低于80℃时,铁离子对反应体系几乎没有催化作用.当反应温度高于80℃时,ΔA值随温度升高急剧增大(见图8),催化效果大幅提升.为方便控制反应条件,故本实验选择水浴的最高温度,即100℃作为整个体系的最佳反应温度.

图8 温度对体系的影响

2.9 工作曲线

按实验方法,改变不同量的三价铁离子标准溶液进行实验,绘制工作曲线.实验结果表明,在470 nm处,Fe3+含量在0.02～0.1μg/25 m L和0.1～2.0μg/25 m L范围内与△A呈线性关系,线性方程△A4701=0.062 7+1.425 CFe,相关系数R=0.996 8,△A4702=0.157 3+0.440 2 CFe,相关系数R=0.996 1(见图9).

图9 470 nm下的工作曲线

图10 664 nm下的工作曲线

Fe3+含量在0.02～0.5μg/25 m L和0.5～2.0 μg/25 m L范围内与 △A呈线性关系,线性方程△A6641=0.472 6+0.996 6 CFe,相关系数R=0.994 8,△A6642=0.803 3+0.304 9 CFe,相关系数R=0.995 4(见图10).

图11为双波长下的工作曲线(470 nm和664 nm).在双波长下,Fe3+含量在0.02～0.1μg/25 m L和0.1～2.0μg/25 m L范围内与△A呈线性关系,线性方程△A1=0.496 3+3.025 CFe,相关系数R=0.999 7,△A2=0.839 6+0.843 4 CFe,相关系数R=0.990 5,检出限为4.52×10-11g/m L.

图11 470 nm和664 nm下的工作曲线

2.10 共存离子的影响

对常见共存离子进行干扰实验测定.实验结果表明,当铁离子含量为0.04μg/m L,相对误差控制在±5%以内时,共存离子的最大允许量(倍数)为:2 000倍量的Cl-,NO-2,NO-3,Al3+,Zn2+,K+,Na+,NH+4;1500倍量的SO2-3,Ca2+,SO2-4,Cd2+,Pb2+;1000倍量的Mg2+,Mo(VI);500倍量的Mn2+,Bi3+;200倍量的I-,Cr3+,K+;100倍量的F-,Ba2+;50倍量的Hg2+,V5+;10倍量的Cr6+,Ag+;Cu2+严重干扰测定.当加入1.5 m L,1.0 g/L硫脲作掩蔽剂时,Cu2+的允许量可增加到40倍,而不影响测定.由此可见常见离子均不干扰,本方法的选择性较好.

3 样品测定

洗净中药材样品,晾干.准确称取2.000 0 g样品于坩埚中,置于马弗炉中,250℃低温炭化,冷却至室温,加入少许亚沸水润湿,稍加热至干,再放入马弗炉中高温灼烧至完全灰化为止,取出冷却,加入1∶1 HNO3溶液5 m L,溶解后,转入100 m L容量瓶中,蒸馏水定容至刻线.按实验方法取适量试样溶液进行测定,结果见表1.