7-(4-安替吡啉偶氮)-8-羟基喹啉与铌(Ⅴ)的显色反应

于秀兰, 孟凡金, 舒 燕, 熊 刚, 张 楠

(沈阳化工大学应用化学学院,辽宁沈阳 110142)

7-(4-安替吡啉偶氮)-8-羟基喹啉与铌(Ⅴ)的显色反应

于秀兰, 孟凡金, 舒 燕, 熊 刚, 张 楠

(沈阳化工大学应用化学学院,辽宁沈阳 110142)

研究显色剂 7-(4-安替吡啉偶氮)-8-羟基喹啉与 Nb(Ⅴ)的显色反应条件.结果表明:试剂与铌(Ⅴ)在 pH=5.0的 HAc-NaAc缓冲介质中形成稳定的橘黄色络合物,其组成比n(铌)∶n(试剂)=1∶1,λmax=500 nm,络合物表观摩尔吸光系数为 2.508×104L·mol-1·cm-1,Nb(Ⅴ)的质量浓度在 0～1.6 mg/L范围内符合比尔定律.

7-(4-安替吡啉偶氮)-8-羟基喹啉; 分光光度法; Nb(Ⅴ)

铌是高熔点难熔金属,既是优良的结构材料,又是特殊的功能材料,在钢铁、航空航天、电子、超导等领域中广泛应用[1].铌的测定方法很多,近年来分光光度法已被广泛应用于微量铌、常量甚至高量铌的测定.分光光度法测定铌常用的有机试剂为二甲酚橙、PAR、氯代磺酚 S、5-Br-PADAP.这些试剂测定铌时具有灵敏度较高、稳定性较好等优点,但测定复杂体系中铌的含量时,大量的金属离子干扰测定,一般需分离富集铌后再进行测定,操作步骤欠简捷.近年来,为提高试剂的选择性和灵敏度,合成了大量铌的光度分析试剂,如偶氮胂Ⅲ、偶氮氯膦-mA、偶氮氯膦Ⅲ、苯基荧光酮类显色剂等[2-3].到目前为止,荧光酮类试剂为铌的灵敏显色剂,其中 4,5-二溴苯基荧光酮和 2,4-二氯苯基荧光酮是胶束增溶测定铌用的最多的试剂,这类试剂可在较高酸度下显色,摩尔吸光系数一般达 6.4×104～2.1×105L·mol-1·cm-1,但用于镍合金及铌钽矿的分析时,高价离子 W6+、Mo6+、Ti4+、Sn4+、Ge6+等干扰的消除尚待解决[4].喹啉偶氮类试剂因具有良好的选择性和灵敏度被认为是一类颇有应用前景的有机分析试剂[5].7-(4-安替吡啉偶氮)-8-羟基喹啉为喹啉偶氮类试剂中的一种,可与Co2+、Cu2+、Ni2+、Pd2+等形成红色络合物[6]该试剂与铌的显色反应未见文献报道.本文合成一种测定铌的偶氮类试剂 7-(4-安替吡啉偶氮)-8-羟基喹啉,研究了试剂与铌的光度反应性能.

1 实验部分

1.1 主要仪器和试剂

722S型可见分光光度计,上海精密科学仪器有限公司;pHS-3C型酸度仪,上海雷磁仪器厂.

8-羟基喹啉,A.R.,鞍山化工研究所;4-氨基安替吡啉,A.R.,北京市西中化工厂.铌标准溶液:1.0 g/L,按常规方法配制,标准工作溶液为10 mg/L;HAc-NaAc缓冲溶液:pH=5.0; 7-(4-安替吡啉偶氮)-8-羟基喹啉溶液:称取一定量的试剂溶于体积比为 1∶1的 DMF和乙醇中,配成 0.25 g/L的溶液.

1.2 试剂的合成

1.2.1 合成路线

1.2.2 合成方法

按文献[7]将 4-氨基安替吡啉制成重氮盐,再在弱碱性条件下与 8-羟基喹啉进行偶合反应,制备 7-(4-安替吡啉偶氮)-8-羟基喹啉.

1.3 实验方法

准确移取一定量的铌标准溶液于 25 mL的容量瓶中,依次加入 4 mL、pH=5.0的 HAc-NaAc缓冲溶液,4 mL显色剂,以水稀释至刻度,摇匀.25 min后,以试剂空白为参比,用 1 cm比色皿,于 500 nm处测定吸光度.

2 结果与讨论

2.1 吸收光谱

按实验方法,分别测定配合物溶液及试剂在不同波长下的吸光度 (A),绘制吸收曲线,结果见图 1.

图 1 显色剂与配合物的吸收曲线Fig.1 Absorption curves of complex and chromogenic reagent

由图 1可以看出,配合物与试剂的最大吸收峰分别在 500 nm和 392 nm处,对比度为108 nm.实验选用 500 nm作为测定波长.

2.2 酸度的影响

实验选用乙酸盐缓冲溶液,考查 pH值为4.0、5.0、6.0、7.0时对显色反应的影响,结果如图 2、图 3所示.从图 2可以看出,在pH值为5.0的 HAc-NaAc缓冲体系中,络合物吸光度最大;从图 3可以看出,当缓冲溶液用量在 3～6 mL时,体系吸光度最大且恒定,故实验选用 4 mL pH值为 5.0的 HAc-NaAc做缓冲体系.

图 2 酸度对显色反应的影响Fig.2 The effect of acidity to chromogenic reaction

图 3 缓冲溶液用量的影响Fig.3 The impact of buffer solution volume

2.3 显色剂用量与显色时间

按实验方法,改变显色剂的用量,测定络合物的吸光度,结果如图 4、图 5所示.

图 4 显色剂用量与吸光度的关系Fig.4 The relationship between the volume of chromogenic reagent and absorbance

图 5 显色时间及稳定性Fig.5 Reaction time and colour stability

从图 4可以看出,显色剂用量在 3～5 mL时,体系吸光度最大且恒定,故实验选用显色剂用量为 4 mL.从图 5可以看出,在室温下,有色络合物25 min显色完全,且2 h以内吸光度不变.

2.4 络合物组成的测定

用摩尔比法和等摩尔连续变化法测定络合物的络合比为:n(Nb(Ⅴ))∶n(显色剂)=1∶1.

2.5 工作曲线

取不同量的Nb(Ⅴ)标准工作溶液 ,按实验方法绘制工作曲线,线性回归方程为:

A=-0.016+0.011 19ρNb(0.04 mg/L),相关系数r=0.999 6.表观摩尔吸光系数为2.508× 104L·mol-1·cm-1,Nb(Ⅴ)质量浓度在 0～1.6 mg/L范围内符合比尔定律.

2.6 共存离子的干扰

对于 10μgNb5+,当相对误差为 ±5%时,各种共存离子的最大允许量 /μg:Mo6+,10; Cu2+,10;S2-,30;V5+,10;Al3+,10;H2PO4-, 10;Mg2+,30;Mn2+,20;Ba2+,10;W6+,10.Cr6+、Co2+、Ni2+、Sn2+加入 10μg就有干扰.

3 结 论

在 pH值为 5.0的 HAc-NaAc缓冲介质中, 7-(4-安替吡啉偶氮)-8-羟基喹啉与 Nb(Ⅴ)形成摩尔比为 1∶1的橘黄色络合物,络合物的最大吸收波长为 500 nm,络合物表观摩尔吸光系数为 2.508×104L·mol-1·cm-1,Nb(Ⅴ)的质量浓度在 0～1.6 mg/L范围内符合比尔定律.

[1] 何季麟.钽铌工业的进展与展望 [J].稀有金属, 2003,27(1):23-27.

[2] 陶慧林.铌-硫氰酸盐-丁基罗丹明 B体系光度法测定铌[J].广西科学,2005,12(1):52-54.

[3] 陶慧林,纪向东,高春玲.偶氮氯膦-mA光度法测定铌[J].岩石测试,2002,21(3):183-186.

[4] 陶慧林,钟福新.铌与溴邻苯三酚红和二安替比林甲烷多元络合物测定铌 [J].桂林工学院学报, 2003,23(4):473-476.

[5] 徐建强,姚成.4-(6-氧基-8-喹啉偶氮)-间苯二酚与钴的显色反应[J].南京化工大学学报,2001,23 (6):81-84.

[6] 曾云鹗,张华山,陈震华.现代化学试剂手册第四分册无机离子显色剂 [M].北京:化学工业出版社,1989:262.

[7] 于秀兰,杨桂秋,任保轶,等.7-(4-安替吡啉偶氮)-8-羟基喹啉的合成及与铟的显色反应[J].化学世界,2004,45(2):96-98.

Chromogenic Reaction of 7-(4-Antipyrinylazo)-8-Hydroxyquinoline with Niobium(Ⅴ)

YU Xiu-lan, M ENG Fan-jin, SHU Yan, XIONG Gang, ZHANG Nan
(Shengyang U niversity of Chem ical Technology,Shenyang110142,China)

Optim um conditions of the color reaction of7-(4-A ntipyrinylazo)-8-Hydroxyquinoline with niobium(Ⅴ)w ere reported.Itwas found that in a buffer solution of HA c-N aA c at pH5.0,the color reagent reacted with niobium(Ⅴ)to form a stable orange complex(1∶1),exhibiting an absorption m axium um at500nm.The apparent m olar absorptivity was2.508×104L·m ol-1·cm-1and Beer's law was obeyed in the range of0～1.6m g/L niobium(Ⅴ).

7-(4-A ntipyrinylazo)-8-Hydroxyquinoline; spectrophotom etry; niobium(Ⅴ)

O657.32

A

1004-4639(2010)03-0193-03

2009-11-06

辽宁省教育厅科学研究资助项目(20060666)

于秀兰(1964-),女,辽宁沈阳人,副教授,博士,主要从事稀土冶金及稀土显色剂的合成与应用研究.