双波长双指示剂催化动力学光度法测定几种中药中的痕量锰

2015-07-04张爱英肖葳蕤朱庆仁

淮北师范大学学报(自然科学版) 2015年1期

厉帅，张爱英，肖葳蕤，朱庆仁

（淮北师范大学化学与材料科学学院，安徽淮北 235000）

锰是人类必需微量元素，在人体内与多种生理功能有关，缺乏锰可以引起多种疾病的发生；但锰过多（如长期接触锰化物时）又可造成锰中毒.因此，研究锰含量的测定方法很有必要.近年来，催化动力学光度法测定痕量锰大多采用单指示剂［1-4］，该方法的灵敏度会受到一定的限制，而双波长、双指示剂［5-7］有更好的灵敏度.实验研究发现，在介质为pH 5.6的KH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液中，锰（II）对KIO4氧化灿烂绿和碱性品红有很好的催化作用，通过测量624 nm和544 nm下催化和非催化体系的吸光度变化与锰（II）浓度的线性关系，建立双波长双指示剂催化动力学光度法测定锰（II）的新方法.用于红花、艾叶、藿香等中药中锰的测定，结果满意.

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

UV-3600紫外可见近红外分光光度计（日本岛津）；HH-4数显恒温水浴锅（国华电器有限公司）；pH-23C型酸度计（上海雷磁仪器厂）.

锰（II）储备液：0.300 mg/mL，使用时稀释至所需浓度；碱性品红溶液：5.0×10-4mol/L；灿烂绿溶液：5.0×10-4mol/L；高碘酸钾溶液：1.0×10-3mol/L；pH 5.6 的 KH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液：用 0.1 mol/L 的Na2HPO4溶液和0.1 mol/L的KH2PO4溶液配制，pH计校准；六次甲基四胺固体.实验所用试剂均为分析纯或优级纯，水为二次蒸馏水.

1.2 实验方法

依次量取2.5 mL碱性品红溶液，2.5 mL灿烂绿溶液，2.0 mL的缓冲溶液（pH 5.6），3.5 mL高碘酸钾溶液，加入到25 mL比色管中，然后加入一定量的锰（II）标准溶液（催化反应）；另取一只比色管加入相同体积的碱性品红溶液、灿烂绿溶液、缓冲溶液和高碘酸钾溶液，但不加锰（II）标准溶液（非催化反应），分别将两只比色管定容、摇匀，放入（100±0.5）℃的水浴锅中加热16 min，取出，流水冷却5 min.以水作为参比，用1 cm比色皿，分别测量非催化体系的吸光度（A′544、A′624）和催化体系的吸光度（A544、A624），计算ΔA544=A′544－A544，ΔA624=A′624－A624，ΔA=ΔA544＋ΔA624.

2 结果与讨论

2.1 吸收光谱曲线

图1为在最优条件下，分别测定加锰（II）反应体系（催化体系）和不加锰（II）反应体系（非催化体系）的吸收光谱曲线.从图1中可以看出，在吸收波长为544 nm和624 nm 处，两个反应体系均出现两个大的吸收峰，且非催化体系和催化体系的吸光度差值ΔA最大.故本实验选择544 nm和624 nm 为最佳测量波长.

图1 吸收曲线

图2 酸度对体系的影响

2.2 酸度的选择

固定其他条件不变，改变溶液的酸度进行实验（结果见图2）.当pH＜5.6时，随着pH值的增加，ΔA依次增大；当pH 5.6时，ΔA最大；pH＞5.6时，ΔA值开始变小.因此，本实验选用KH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液的最佳酸度pH为5.6.

2.3 缓冲溶液用量的选择

在最佳酸度条件下，固定其他条件不变，改变缓冲溶液的用量进行试验（结果如图3）.从图3中可以看出，在0.5～2.0 mL之间，ΔA随着缓冲溶液用量的增加而增大，当缓冲溶液用量为2.0 mL时，ΔA值最大.故本体系选择缓冲溶液的用量为2.0 mL.

图3 缓冲溶液用量对体系的影响

图4 高碘酸钾用量对体系的影响

2.4 高碘酸钾用量的选择

固定其他试剂用量和反应条件不变，当用量在0.5～3.5 mL之间时，ΔA随KIO4用量的增加不断增大，2.0～3.5 mL范围内增加缓慢，在3.5 mL时ΔA达到最大值，结果见图4，故选用KIO4最佳用量为3.5 mL.

2.5 碱性品红和灿烂绿用量的选择

固定其他试剂用量和条件不变，分别只改变碱性品红和灿烂绿的用量进行实验（见图5和图6），当碱性品红和灿烂绿的用量均为2.5 mL时，催化效果最为明显，故本体系选用碱性品红和灿烂绿的最佳用量为2.5 mL.

图5 碱性品红用量对体系的影响

图6 灿烂绿用量对体系的影响

2.6 反应温度的影响

改变反应温度，按实验方法进行试验（结果见图7）.实验结果表明，在室温下反应即可缓慢进行，流水冷却时可加入6次甲基四胺终止反应.当反应温度为100 ℃时，ΔA值最大，故本体系的最佳反应温度为100 ℃.

图8 时间对体系的影响

2.7 反应时间的影响

改变反应时间进行试验，实验结果见图8，在3～16 min内，随时间的增加ΔA值呈线性增加，16 min后非催化体系反应速度加快，ΔA开始减小，故本体系最佳反应时间为16 min.

2.8 工作曲线

在最佳实验条件下，对不同量的锰（II）进行实验，作ΔA与锰（II）的浓度关系曲线，结果见图9.ΔA与锰（II）的浓度在0.15～2.1 μg/25 mL（即6.00～84.0 μg/L）范围内呈线性关系，相关系数R=0.998 5，其线性回归方程为：ΔA=0.196 5+0.509 1CMn2+（μg/25 mL）.对空白试剂进行11 次平行测定，相对标准偏差为1.94%，方法的检出限（以3S计）CL=3S/K=4.6×10-9g/mL.

图9 工作曲线

2.9 共存离子的影响

当测定量为2.00 μg/25 mL Mn2+时，按照实验方法，在催化体系中依次加入不同量的干扰离子，控制相对误差为±5%，实验离子的允许倍量为：2 000倍的NO3-、Cl-、Br-、F-、SO42-、Na+、K+、Mg2+（未作最高限），1 000倍的Ca2+、NH4+，500倍的Ba2+，100倍的I-、IO3-，10倍的Cd2+、Pb2+、Hg2+、Cu2+、Cr6+、Co2+，同倍量的Fe3+有干扰.由实验结果可见，大部分离子允许量较高，Fe3+可用F-掩蔽后再进行测定.