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

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.

3 样品测定

准确称取红花、艾叶、藿香样品各1 g分别置于3个坩埚中，在电热板上缓慢加热炭化，烟冒尽后放入500 ℃马弗炉中灼烧8 h，然后取出冷却，加入一定量的稀盐酸溶解，水浴加热至近干，溶解，定容.按实验方法，对样品进行测定，结果见表1.

表1 样品分析结果

4 结论

本文研究二价锰离子在磷酸盐缓冲体系中催化高碘酸钾氧化碱性品红和灿烂绿的褪色反应，建立新的选择性较好、灵敏度高的双波长、双指示剂催化动力学光度法测定痕量锰的方法.

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