催化茜素红褪色动力学光度法测定痕量铁

符美强，李艳霞，＊，李俐俐

（1.周口师范学院 化学化工学院，河南 周口466000；2.周口师范学院生命科学与农学学院，河南周口466000）

铁是自然界中分布最广、用途最广的金属之一.铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位，约占地壳质量的5.1%.对于人体，铁是必需的微量元素，对机体的新陈代谢有重要的调节作用，铁不足或铁过量均能引起人体代谢过程的紊乱，引发各种疾病.因此，测定铁的含量具有非常重要的意义.目前，测定铁含量的方法已经报道的有原子发射光谱法[1－3]、原子吸收光谱法[4－6]、显色光度法[7－10]、电化学方法[11－13]和催化动力学法[14－17]等.本研究以铁（Ⅲ）－溴酸钾－茜素红为反应体系，催化动力学方法测定微量铁的方法未见报道.实验发现，在稀HNO3介质中，微量Fe（Ⅲ）对KBrO3氧化茜素红褪色反应具有较强的催化作用，用光度计监测420nm处空白及催化反应过程中茜素红的吸光度值，利用空白与催化反应中茜素红吸光度值之差与铁（Ⅲ）浓度在一定范围内呈线性关系，建立了催化动力学光度法测定微量Fe（Ⅲ）的新方法.此方法灵敏度高、线性范围宽、使用仪器简单，用于实际水样测定，结果满意.

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

TU－1901紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器有限公司）；S22PC可见分光光度计（上海棱光技术有限公司）；BS224S电子天平（北京赛多利斯天平有限公司）；HH －S数显恒温水浴锅（河南巩义市英峪仪厂）.

Fe（Ⅲ）标准储备溶液:称取0.863 6g（NH4）Fe（SO4）2·12H2O于小烧杯中，加入 H2SO4（1∶1）10 mL，溶解后定量转到1 000mL容量瓶内，定容.配成Fe（Ⅲ）含量100.00μg/mL储备液 ，使用时逐级稀释成浓度分别为10.00μg/mL、1.00μg/mL的铁标准液.

茜素红溶液:1.00g/L；HNO3溶液:0.50mol/L；KBrO3溶液:0.10mol/L.

所用试剂均为分析纯以上，用水为二次蒸馏水.

1.2 实验方法

在两支相同规格的25mL比色管中，分别依次加入2.80mL茜素红溶液，1.00mL HNO3溶液，其中一只比色管中加入一定量的Fe（Ⅲ）标准溶液或被测液，另一支比色管中不加铁（空白）.稀释至12.50mL刻度线后，在两只比色管中分别加入0.90mL KBrO3溶液，同时放入85.0℃水浴中，恒温反应6.0min后取出，流水冷却3.0min，定容到25.00mL刻度线.用10 mm比色皿，以水作参比，在光度计上测定420nm波长处空白体系吸光度A0和催化体系吸光度A，并计算

△A＝A0–A.

2 结果与讨论

2.1 吸收光谱

依照1.2实验方法，配制不同组分溶液，在TU－1901紫外可见分光光度计上扫描它们的吸收光谱，结果见图1.

图1 吸收光谱

由图1知，曲线1、4几乎重合，说明茜素红与HNO3及Fe之间无反应；对比曲线1、2可知，在HNO3介质中，KBrO3能氧化茜素红使其缓慢褪色；比较曲线1、2、3可知，少量Fe的存在对KBrO3氧化茜素红褪色具有强的催化作用.从整个图形上看，各组分吸收光谱形状一致，说明反应没有生成新的络合物，各曲线均在420nm处有最大吸收，故本实验选择420nm作为测量波长.

2.2 反应介质及酸度的影响

按实验方法，实验了常见介质对催化反应的影响.结果表明，在碱性和中性条件下，空白和催化反应都不进行.在酸性条件下，空白和催化反应均可进行.考查了在相同酸度条件下 HCl、H2SO4、HNO3、HAc等多种介质中，Fe（Ⅲ）对KBrO3氧化茜素红褪色反应的催化作用.结果表明，在HNO3介质中空白和催化反应的△A最大，催化作用最明显，测定灵敏度最高，固选择HNO3为反应介质.

HNO3介质中，当HNO3的用量较少时，催化及空白反应速度都很慢，△A很小.随着HNO3用量的增大，催化反应速度增加迅速，空白反应速度增加缓慢，△A值逐渐增加.当HNO3的用量达到1.00mL时，△A值达到最大.当其用量继续增大时，因空白反应速度也开始迅速增加，△A值趋于减少.固本实验选择 HNO3用量为1.00mL.

2.3 溴酸钾用量的影响

固定其他条件不变，只改变KBrO3溶液用量，考查其用量对△A值的影响.结果表明，KBrO3用量增大可加快空白和催化反应速度.在其用量小于0.90mL时，△A随KBrO3用量增加而增大.当KBrO3溶液用量超过0.90mL时，空白反应速度增加明显高于催化反应，△A值开始减少.故本实验KBrO3用量选为0.90mL.

2.4 茜素红用量的选择

其他条件固定，改变茜素红溶液用量进行实验.实验发现随着茜素红用量的增加，△A值逐渐增加，当茜素红用量增大至2.80mL时，△A值达到最大.当其用量继续增大时，△A值不再增大.故实验选茜素红溶液用量为2.80mL.

2.5 反应时间的影响

在其他条件不变，考查反应时间对△A值的影响.反应时间在0～6.0min内，△A值随反应时间增加逐渐增大.当反应时间达6.0min时，催化反应中的茜素红已完全反应，△A值达到最大.为获得较宽线性范围和较高测定灵敏度，本实验选择反应时间为6.0min.

2.6 反应温度的影响

只改变反应温度，探究反应温度对△A值的影响.结果表明温度在65.0℃以下，催化和空白反应速度都很缓慢，△A值很小.随着温度升高，催化反应和空白反应速度均有加快，但催化反应速度增加迅速，明显高于空白反应，△A值迅速增大.当温度达到80.0℃时，空白反应增加速度加快，△A仍呈缓慢增大趋势.当温度升到85.0℃时，△A值达到最大.继续升高反应温度，△A值明显变小.故选择85.0℃为体系反应温度.

2.7 稳定性实验

实验表明，催化和空白反应在常温下都很稳定，吸光度值至少60.0min内无变化.反应体系在85.0℃反应后，可用流水终止反应.

2.8 标准曲线与检出限

在选定条件下，测定系列Fe（Ⅲ）标准溶液和空白反应后的A值，并计算△A，绘制标准曲线，其回归方程为:

r＝0.998 7；浓度单位:μg/mL；方法线性范围:0.008～2.00μg/mL.由标准曲线斜率和试剂空白标准偏差S＝0.001 2（n＝8），用3S/K求出本法检出限为0.004 7μg/mL.进行25.00mL溶液中含15.00μg Fe（Ⅲ）的8次平行测定，相对标准偏差为2.60%.

2.9 干扰离子的影响

控制相对误差在±5%范围内，按实验方法对含15.00μg Fe（Ⅲ）的25.00mL试液进行干扰离子测定，存在量允许500倍的 Mg2＋、Ca2＋、Zn2＋、Na＋、K＋、Ni2＋、NH4＋、NO3－、Cl－、CO32－、SO42－、SiO32－、PO43－、尿素，200倍 Cu2＋、Hg2＋、Mn2＋、Co2＋，100倍的Pb2＋、Cr（Ⅵ），1倍的NO2－无干扰.

3 样品分析

取水样500.00mL，抽滤后加入1.00mg/mL尿素2.00mL，加热蒸发至近干除去NO2－，冷却后用250mL容量瓶定容至250.00mL.移取定容后溶液3.00mL，按实验方法测定Fe（Ⅲ）含量，进行加标回收实验，并与火焰原子吸光谱法测定值进行比较，结果见表1.

表1 样品测定结果及回收率

本方法用于实际水样含铁量的测定，其结果相对标准偏差在2.10%～3.40%之间，加标回收率为97.5%～102.0% ，与国家标准方法火焰原子吸收法结果相比，无显著性差异，说明此方法结果的精密度和准确度均较高，可用于实际样品的测定.

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