4-羟基-3-对硝基苯偶氮基苯基荧光酮分光光度法测定植物中的微量钼

贾治芳，樊月琴，王科伟，孟双明，郭 永，冯 锋

（山西大同大学化学与化工学院，山西 大同 037009）

钼是植物和动物生命活动中十分重要的微量元素,其浓度在一定范围内对生物有积极作用,过量则会危害健康。因此测定食品、水、环境中钼的含量具有重要意义。目前测定微量钼的方法主要有分光光度法[1-2]和原子吸收光谱法[3]。其中分光光度法大致可分3类:①偶氮类试剂光度法,多以三元混配显色反应体系用于钼的测定[4];② Mo(Ⅵ)-荧光酮类试剂光度法[5];③ Mo(Ⅵ)-硫法。Mo(Ⅵ)硫法是在硫氰酸盐光度法基础上做了较大的改进,采用硫氰酸根作配位体与三苯甲烷类染料形成三元络合体系[6],从而提高了灵敏度,且选择性好,得到了广泛应用。在这3大类显色剂中,硫氰酸盐法应用较广泛,但色泽不够稳定,而荧光酮类试剂以其具有高灵敏度和良好的选择性的优点,在钼的光度分析中被广泛应用。

研究表明荧光酮试剂显色性能不仅取决于试剂与金属离子作用的功能团,而且一定程度上取决于分子中的各种取代基,不同取代基的引入和组合直接影响显色反应的灵敏度和选择性[7]。于是我们合成了多取代的新试剂4-羟基-3-对硝基苯偶氮基苯基荧光酮,其结构式见图1。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

仪器:721型分光光度计(山东高密彩虹分析仪器有限公司);pHS-3C精密pH计(上海大普仪器有限公司);SHZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵(巩义市予华仪器有限责任公司);数显恒温水浴锅 (菏泽市石油化工仪器厂)。

图1 4－羟基-3-对硝基苯偶氮基苯基荧光酮结构式

试剂：Mo(Ⅵ)标准储备溶液(1 mg/mL):称取低温干燥后的钼酸铵[(NH4)6Mo7O24·4H2O]1.84 g,水溶后加硫酸90 mL酸化,冷却后定量转移到1000 mL容量瓶中,此溶液含Mo1 mg/mL,实验中根据具体情况进行稀释。

表面活性剂TritonX-100(2%,v/v):取10 mL曲拉通,用水稀释,加热使之溶解,定容到500 mL的容量瓶中。

HAc-NH3缓冲溶液:取12 mL冰醋酸,溶解到200 mL蒸馏水中;取13.5 mL浓氨水溶解到200 mL蒸馏水中。然后将上述两种溶液混合。用酸度计测量其pH值为4.68。

显色剂溶液 (1×10-4g/mL):用电子天平称取已制备的提纯后的4-羟基-3-偶氮苯对硝基荧光酮0.025 g,用无水乙醇溶解后定容到250 mL容量瓶中。

其它试剂均为分析纯,水为二次蒸馏水。偏三酚三乙酸酯和4-羟基-3-对硝基苯偶氮基苯甲醛的合成见文献[8－9]。

1.2 4-羟基-3-对硝基苯偶氮基苯基荧光酮的合成

称取偏三酚三乙酸酯6.40 g于干燥的三颈瓶中,加入30 mL乙醇溶液(95%)加热使之溶解。量取4 mL的浓硫酸溶液,边搅拌边缓慢加入上述溶液中,控制温度在50℃ 左右。加入3.43 g 4-羟基-3-对硝基苯偶氮基苯甲醛,继续搅拌,随着反应的进行体系颜色会加深,使体系反应约6 h,在常温下静置3～5 d,析出深红色沉淀,用真空泵进行抽滤,沉淀用蒸馏水清洗3次,干燥,称量得到目标化合物,产率为93%。合成步骤具体见图2。

图2 4－羟基-3-3对硝基苯偶氮基苯基荧光酮的合成步骤

1.3 4-羟基-3-对硝基苯偶氮基苯基荧光酮与钼的显色反应

于25 mL的容量瓶中,依次加入不大于16.2 μg钼Mo(Ⅵ)的标准溶液,3.0 mL体积分数2% 的TritonX-100 溶液,5.0 mL pH 为 4.68 的 HAc-NH3缓冲溶液,11.0 mL浓度为1×10-4g/mL显色剂用蒸馏水定容,以试剂空白作参比,用1 cm比色皿于540 nm波长处测定其吸光度。

2 结果与讨论

2.1 络合物吸收光谱

在pH为4.68的HAc-NH3缓冲溶液介质中,在TritonX-100表面活性剂作用下,钼与显色剂发生灵敏的显色反应,形成红色络合物。络合物的最大吸收波长在540 nm,相应的试剂空白的最大吸收峰在520 nm，见图3。因此本实验选定540 nm为测定波长。

图3 吸收曲线

2.2 显色剂用量的选择

显色剂用量对络合反应有很大的影响,实验表明,1×10-4g/mL的显色剂的乙醇溶液用量在10～12mL范围内,与Mo(Ⅵ)络合形成的配合物吸光度值最大且恒定。所以本文采用显色剂11 mL为实验用量。

2.3 显色时间及络合物的稳定性

实验表明,室温条件下,当反应体系定容后,Mo(Ⅵ)与显色剂10 min后显色完全且络合物至少可以稳定6 h,所以实验采用10 min为显色时间。

2.4 表面活性剂及用量的选择

按实验方法对CTMAB微乳液、聚乙烯醇、Tween-20，Tween-60，Tween-80，OP，十二烷基硫酸钠(SLS)，SDBS，TritonX-100，氯代十六烷基吡啶(CPC)，溴代十六烷基吡啶(CPB)等表面活性剂对配位显色反应的影响进行试验。结果表明:选用TritonX-100时,体系的灵敏度和稳定性较好。2%的 TritonX-100用量在 2.0～ 4.0 mL之间时,吸光度最大且恒定。故本实验采用3.0 mL的TritonX-100溶液。

2.5 缓冲溶液用量的选择

按实验方法其它量固定不变的情况下加入不同量的pH 4.68的HAc-NH3缓冲溶液进行测定,结果表明,缓冲溶液的用量在4～6 mL时,体系的吸光度基本不变.。本实验选用5 mL的HAc-NH3缓冲溶液。

2.6 共存离子的影响

对1.1 mg Mo(Ⅳ),相对误差不大于 ±5% 时,共存离子的允许量(以mg计):Na+(20),K+(20),Mg2+(10)；Al3+，Ca2+(4)；Si4+,Fe3+，Cu2+，Mn2+，Pb2+，Cd3+，Ni2+(1)；Zn2+,PO43-(5)。

2.7 工作曲线

实验结果表明,按实验最佳显色条件,Mo(Ⅵ)的含量在0～20 μg/25 mL范围内时符合郎伯比尔定律。工作曲线的回归方程为 A=0.0293 C-4.5 × 10－3,相关系数为R=0.9988,按比尔定律求得的表观摩尔吸光系数 ε =7.3 × 104L/(mol·cm)。绘制的工作曲线如图4所示。

图4 工作曲线

2.8 样品分析

称取10 g样品置于瓷坩埚中,在600℃下加热至无色,剩余物用 2.0 mol/L 硝酸 10.0 mL 溶解,滴加0.1%KMnO4溶液2滴,使钼均转化为 Mo(IV)。在上述溶液中加入适量1%尿素溶液去除反应过量的KMnO4直至溶液紫色完全消失,再加热去除过量的尿素。然后根据前面所述的测定方法测定钼,在工作曲线上查出样品中钼的量,并计算样品中钼的含量,测定结果分别列于表1。

表1 植物组织中钥的测定/(μg·g-1)

3 结论

通过对4-羟基-3-对硝基苯偶氮基苯基荧光酮试剂与钼的显色反应,确定了显色反应的最佳条件。在pH为4.68的HAc-NH3缓冲溶液与表面活性剂TritonX-100的存在下,钼与荧光酮试剂形成了稳定的红色络合物。显色反应具有良好的灵敏度和选择性,可不经分离直接测定植物中的钼,精密度好、准确率高、方法简便灵敏，且测定结果满意。

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