Cu体系

2 Cu(II)-Phen-ACB K双峰分光光法测定痕量铜
2.1 实验部分
2.1.1 主要仪器与试剂
756CRT型紫外分光光度计(上海精密科学仪器有限公司)。

722型可见分光光度计( 上海精密科学仪器有限公司)。

CS-501型超级恒温槽(重庆银河试验仪器有限公司)。

BS-210S型电子天平(北京赛多利斯天平有限公司)。

pHS-3C型酸度计(上海精密科学仪器有限公司)。

SYZ-B型石英亚沸高纯水蒸馏器(宜兴新建石英玻璃器厂)。

Cu(II)标准储备溶液：1 mg/mL，准确称取0.392 9 g Cu(NO3)2·6H2O(含
量>99.0 %)于50 mL烧杯中，溶解，转入50 mL容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀，存于容量瓶中(冰箱4 ℃保存)。

使用时逐级稀释成所需浓度工作溶液。

pH 8.0 NH4Cl-NH3·H2O缓冲溶液：准确称取50.00000 g氯化铵于250 mL烧杯中，溶解，转入500 mL容量瓶中，加入15.0mol/L的氨水8.80 mL，以水稀释至刻度，摇匀。

邻菲啰啉溶液：1.0 ×10-2 mol/L，准确称取0.200 2 g邻菲啰啉于50 mL烧杯中，加入适量蒸馏水，在水浴上加热至溶解，冷却后转入100 mL容量瓶中，以水稀释至刻度，存于冰箱4 ℃保存。

使用时逐级稀释成所需浓度工作溶液。

酸性铬蓝K溶液：1.0 ×10-3 mol/L。

其它试剂均为分析纯，实验用水均为二次蒸馏水。

2.1.2 实验方法
在10 mL比色管中依次加入0.8 mL pH 8.0 NH4Cl-NH3·H2O缓冲溶液，一定量Fe(II)标准工作溶液，1.0 mL 1.0 ×10-3 mol/L 邻菲啰啉溶液，0.5 mL 1.0 ×10-3 mol/L酸性铬蓝K溶液，用蒸馏水定容并摇匀，静置5 min。

以试剂空白为参比，在波长524 nm和608 nm处，用1 cm比色皿测量吸光度。

2.2 结果与讨论
2.2.1 吸收光谱
试剂空白、离子缔合物的吸收光谱曲线如图 2.1所示。

在pH 8.0 NH4Cl-NH3·H2O缓冲溶液中，试剂空白和离子缔合物的最大吸收波长分别位于524 nm和608 nm，形状不同，故本试验采用双峰法，离子缔合物在524 nm处的吸光度值明显增大和608 nm处的吸光度值明显减小。

故选择524 nm和608 nm 为测定波长。

图 2.1 吸收光谱
Fig.2.1 Absorption spectra
1.pH 10.5 NH4Cl-NH3·H2O缓冲溶液-15 μg Cu(II)-Phen-ACB K/水；
2. pH 10.5 NH4Cl-NH3·H2O缓冲溶液-10 μg Cu(II)-Phen-ACB K/水；
3. pH 10.5 NH4Cl-NH3·H2O缓冲溶液-5 μg Cu(II)-Phen-ACB K/水；
4. pH 10.5 NH4Cl-NH3·H2O缓冲溶液-Phen-ACB K/水；
2.2.2 酸度的影响
在实验条件下，改变缓冲液的pH值，则直接影响络合反应的发生与进程。

实验表明，为了保证Cu(II)能完全与Phen和酸性铬蓝K络合，必须控制体系缓冲液的pH 值。

酸度过低或过高，影响铜络合物和空白的稳定性。

改变NaAc-HAc、pH 7.0 NH4Ac和NH4Cl-NH3·H2O缓冲溶液值从3.6增大至10.5范围内时，在524nm处待测A值升高，在608 nm处待测A值降低，说明体系反应生成离子缔合物。

当pH值在8.0以下时，空白褪色太快；当pH值在8.0左右时，524 nm 和608 nm处正负吸收峰达吸光度值达到最大，ΔA最大；pH值在8.0以上反应减小。

说明pH 8.0 NH4Cl-NH3·H2O缓冲溶液有利于络合反应的进行。

故选择pH 8.0 NH4Cl-NH3·H2O弱碱性介质。

注：1→5表示pH值分别为8.0、9.0、10.0、3.6、5.7
图2.2 pH值的影响
Fig.2.2 Effect of pH value
进一步考察缓冲溶液的用量对体系吸光度的影响，结果如图2.3所示。

当缓冲溶液用量在0.8 mL时，ΔA值最大且稳定。

故选择加入0.8 mLpH 8.0 NH4Cl-NH3·H2O缓冲溶液。

图2.3缓冲溶液用量的影响
Fig.2.3 Effect of buffer solution amount
2.2.3 邻菲啰啉用量的影响
为保证Cu(II)与邻菲啰啉络合完全，需要过量的邻菲啰啉。

故选择1.0×10-3 mol/L的邻菲啰啉溶液，改变其用量进行试验，结果如图2.4所示。

当用量在0.8~1.2 mL时，ΔA值最大且稳定，故选择加入1.0 mL邻菲啰啉溶液。

图2.4 邻菲啰啉用量的影响
Fig.2.4 Effect of phenanthroline amount
2.2.4 酸性铬蓝K用量的影响
改变1.0 ×10-3 mol/L酸性铬蓝K溶液的用量进行试验，结果如图2.5所示。

当用量为0.5 mL时，ΔA值最大且稳定。

故选择加入0.5 mL酸性铬蓝K溶液。

图2.5 酸性铬蓝K用量的影响
Fig.2.5 Effect of ACB K amount
2.2.5 稳定剂的影响
按实验方法，在加刚果红之后分别加入1 mL 1 % (m/V)阿拉伯树胶、1 mL 1 % (V/V)吐温80、1 mL 1 % (m/V)聚乙烯醇、1 mL 1 % (m/V)β-环糊精、1 mL 1 % (m/V)CTMAB、1 mL 1 % (m/V)CPB、1 mL 1 % (V/V)吐温20等表面活性剂进行试验。

表3.1 表面活性剂的影响
Tab.3.1 Effect of surfactants
表面活性剂ΔA
不加稳定剂0.429
阿拉伯树胶0.303
SDBS 0.322
β-环糊精0.477
聚乙烯醇0.049
曲拉通-100 0.390
吐温80 0.224
吐温20 0.380
CTMAB 0.020
CPB 0.217
结果表明，若体系中不加表面活性剂，ΔA值最大且稳定；当体系中加入各β-环糊精，ΔA值明显变大，故选择β-环糊精。

改变1 % (m/V)β-环糊精溶液的用量进行试验，结果如图1.6所示。

当用量为1.0 mL时，ΔA值最大且稳定。

故选择加入1.0 mL阿拉伯树胶溶液。

2.2.6 温度的影响
考察温度对体系ΔA值的影响，结果如图3.6所示。

当温度在10~100℃，ΔA 值不随温度的变化而发生变化；当温度高于50 ℃，ΔA值虽然不变。

但是由于温度升高，影响离子缔合物的形成速度，分子热运动加剧，导致邻菲啰啉与Cu(II)的结合能力降低，这种络合物不稳定性。

故选择室温(20~40 ℃)为反应温度。

若室温适宜，可直接测定；若室温不适宜，需在超级恒温槽控温条件下测定。

图2.6温度的影响
Fig.2.6 Effect of temperature
2.2.7 反应时间与稳定性
考察时间对体系ΔA值的影响，结果如图2.7所示。

反应开始后，ΔA值缓慢
减小，直到60 min时，此时的ΔA下降到开始第5 min的ΔA的95%。

故反应时间为5 min。

图3.7时间的影响
Fig.3.7 Effect of time
2.2.8 工作曲线与检出限
在一组10 mL比色管中，分别准确加入10 μg/mL铁标准工作溶液0.50，1.00，1.40，1.50，1.60 mL，按实验方法测量体系吸光度，绘制工作曲线，如图2.8所示。

线性范围为0~1.6 μg/mL，线性回归方程为ΔA = 0.449 1 ρ (μg/mL) + 0.029，相关系数r = 0.999 0。

表观摩尔吸光系数为ε= 7.07 × 103 L·mol-1·cm-1。

对试剂空白进行11次测定，求得标准偏差S b = 2.7×10-3，方法检出限为DL = 3S b/K = 14.13 μg/L。

图2.8 工作曲线
Fig.2.8 Working curve
2.2.9 共存物质的影响
在实验条件下，对10 mL溶液中10 μg Cu(II)进行测定，相对误差≤ ± 5 %范围内，25种常见物质的允许量见表2.2。

方法有良好的选择性，仅VO3-、Cr2O72-、Ni2+、MnO4-、Fe3+有较大干扰。

由于硫酸亚铁片药品样品中含有少量的VO3-、Cr2O72-、Ni2+、MnO4-、Cu2+、Fe3+，干扰基本可以忽略不计。

1 mg的MnO4-可以用0.16 mL 2 % Vc掩蔽；1 mg的Fe3+可以用6 mL 1 mg/mL氟化钠。

1 mg的Cr2O72-
可以用0.20 mL 2 % Vc掩蔽；1 mg的VO3-可以用0.20 mL 2 % Vc掩蔽；1 mg的Ni2+可以用0.25 mL 1 % 柠檬酸。

表2.2 共存物质的影响
2.3 离子缔合物组成的测定
2.3.1 摩尔比法
按实验方法，其它条件不变，固定n ACB K而增大n Cu(II)，测量体系的吸光度，以n ACB K/ n Cu(II) 对ΔA作图(见图2.9)。

结果表明，当n ACB K: n Cu(II)= 3:2时，ΔA值达到最大且稳定。

按相同的方法可以确定n Phen: n Cu(II) = 1:1(见图2.10)。

图2.9 摩尔比法测定组成比
Fig.2.9 Determination of association ratio by the mole ratio method
图2.10 摩尔比法测定组成比
Fig.2.10 Determination of association ratio by the mole ratio method
2.3.2 等摩尔连续变化法
按实验方法，其它条件不变，测量总摩尔数n = n ACB K + n Cu(II)保持不变，而Cu(II)的摩尔分数x Cu(II) 连续增大的不同溶液的吸光度，以x Cu(II)对ΔA作图(见图2.11)。

结果表明，当x Cu (II)=0.50时，即n Cu(II): n ACB K = 2:3时，ΔA值达到最大且稳定。

按相同的方法可以确定n Cu(II): n Phen= 1:1(见图2.12)。

图2.11 等摩尔连续变化法测定组成比
Fig.2.11 Determination of association ratio by the equimolar series method
图2.12 等摩尔连续变化法测定组成比
Fig.2.12 Determination of association ratio by the equimolar series method 根据上述测定结果，可知络合物为Cu2(Phen)2BY3。

2.4 样品分析
分别取济南永宁制药股份有限公司，江苏方强制药厂有限责任公司的硫酸亚铁片各1片，研细，置100 mL烧杯中，用适量蒸馏水溶解，加入1 mL浓硫酸，振摇使硫酸亚铁溶解，用干燥滤纸迅速滤过，用蒸馏水冲洗滤纸三次，然后定容到500 mL容量瓶中。

分别移取上述样品溶液5.00 mL于100 mL容量瓶中，定容到刻度。

分别移取上述样品溶液1.00 mL，按实验方法测定铁含量，结果见表3.3。

然后进行加标回收试验，结果见表3.4。

表2.3 硫酸亚铁片铁含量分析结果(n = 5)
Tab. 3.3 Analytical results of iron content in ferrous sulfate samples (n = 5)
样品Sample
测定值(μg/ mg)
Found by method
平均值(μg/ mg)
Average
相对标准偏差(%)
RSD
样品一样品二
209.387 209.387 211.133 206.480 209.387
199.473 201.403 199.472 199.877 197.620
209.153
199.570
0.80
0.69
表2.4 硫酸亚铁片回收试验分析结果(n = 5)
Tab.2.4 Analytical results of recovery test for iron samples (n = 5)
样品
Sample
加入量(μg)
Added
测定量(μg)
Found
回收率(%)
Recovery
样品一
样品二
4.0
4.0
3.997
4.108 3.952 3.901 3.819
3.729
4.098 3.996 4.064 3.874
100.00
101.39
3 Cu(II)-Phen-CR分光光度法测定痕量铜
3.1 实验部分
3.1.1 主要仪器与试剂
756CRT型紫外分光光度计(上海精密科学仪器有限公司)。

722型可见分光光度计( 上海精密科学仪器有限公司)。

CS-501型超级恒温槽(重庆银河试验仪器有限公司)。

BS-210S型电子天平(北京赛多利斯天平有限公司)。

pHS-3C型酸度计(上海精密科学仪器有限公司)。

SYZ-B型石英亚沸高纯水蒸馏器(宜兴新建石英玻璃器厂)。

Cu(II)标准储备溶液：1 mg/mL，准确称取0.392 9 g Cu(NO3)2·6H2O(含量>99.0 %)于50 mL烧杯中，溶解，转入50 mL容量瓶中，以水稀释至刻度，摇
匀，存于容量瓶中(冰箱4 ℃保存)。

使用时逐级稀释成所需浓度工作溶液。

pH 10.5 NH4Cl-NH3·H2O缓冲溶液：准确称取9.000 0 g氯化铵于250 mL烧杯中，溶解，转入500 mL容量瓶中，加入15.0mol/L的氨水175.00 mL，以水稀释至刻度，摇匀。

邻菲啰啉溶液：1.0 ×10-2 mol/L，准确称取0.200 2 g邻菲啰啉于50 mL烧杯中，加入适量蒸馏水，在水浴上加热至溶解，冷却后转入100 mL容量瓶中，以水稀释至刻度，存于冰箱4 ℃保存。

使用时逐级稀释成所需浓度工作溶液。

刚果红溶液：0.1%（m/V）。

其它试剂均为分析纯，实验用水均为二次蒸馏水。

3.1.2 实验方法
在10 mL比色管中依次加入0.5 mL pH 10.5 NH4Cl-NH3·H2O缓冲溶液，一定量Fe(II)标准工作溶液，1.5 mL 1.0 ×10-3 mol/L 邻菲啰啉溶液，3.0 mL 1.0 ×10-4 mol/L亮黄溶液，0.5 mL1 % (m/V)阿拉伯树胶，用蒸馏水定容并摇匀，静置5 min。

以试剂空白为参比，在波长490 nm处，用1 cm比色皿测量吸光度。

3.2 结果与讨论
3.2.1 吸收光谱
试剂空白、离子缔合物的吸收光谱曲线如图 4.1所示。

在pH 10.5 NH4Cl-NH3·H2O缓冲溶液中，试剂空白和离子缔合物的最大吸收波长分别位于498 nm，形状不同，本试验采用单峰法，离子缔合物在498 nm处的吸光度值明显增大。

故选择498 nm为测定波长。

图3.1 吸收光谱
Fig.3.1 Absorption spectra
1. pH 10.5 NH4Cl-NH3·H2O缓冲溶液-Phen-CR/水；
2. pH 10.5 NH4Cl-NH3·H2O缓冲溶液-5 μg Cu(Ⅱ)-Phen- CR /水；
3. pH 10.5 NH4Cl-NH3·H2O缓冲溶液-10 μg Cu(Ⅱ)-Phen- CR /水；
4. pH 10.5 NH4Cl-NH3·H2O缓冲溶液-15 μg CuⅡ)-Phen- CR /水；
3.2.2 酸度的影响
在实验条件下，改变NaAc-HAc缓冲液的pH值，则直接影响络合反应的发生与进程。

实验表明，为了保证Cu(II)能完全与Phen和刚果红络合，必须控制体系缓冲液的pH 值。

酸度过低，影响铜络合物的稳定性。

改变NaAc-HAc、pH 7.0 NH4Ac和NH4Cl-NH3·H2O缓冲溶液值从3.6增大至11.5范围内时，在490 nm 处参比A值升高，说明体系反应生成离子缔合物。

当pH值在10.5左右时，490 nm处吸光度增色，ΔA最大。

说明pH 10.5 NH4Cl-NH3·H2O缓冲溶液有利于络合反应的进行。

故选择pH值在pH 10.5 NH4Cl-NH3·H2O酸性介质。

注：1→6表示pH值分别为10.5、11.5、9.5、7.0、5.7、3.6
图3.2 pH值的影响
Fig. 3.2 Effect of pH value
进一步考察缓冲溶液的用量对体系吸光度的影响，结果如图3.3所示。

当缓冲溶液用量在2.0~3.0 mL范围内，ΔA值最大且稳定。

故选择加入2.5 mL pH 10.5 NH4Cl-NH3·H2O缓冲溶液。

图3.3缓冲溶液用量的影响
Fig.3.3 Effect of buffer solution amount
3.2.3 邻菲啰啉用量的影响
为保证Cu(II)与邻菲啰啉络合完全，需要过量的邻菲啰啉。

故选择1.0 ×10-3 mol/L的邻菲啰啉溶液，改变其用量进行试验，结果如图3.4所示。

当用量在1.0 mL时，ΔA值最大且稳定，故选择加入1.0 mL邻菲啰啉溶液。

图3.4 邻菲啰啉用量的影响
Fig.3.4 Effect of phenanthroline amount
3.2.4 刚果红用量的影响
改变1.0 ×10-4 mol/L刚果红溶液的用量进行试验，结果如图3.5所示。

当用量为0.5 mL时，ΔA值最大且稳定。

故选择加入0.5 mL刚果红溶液。

图3.5 刚果红用量的影响
Fig.3.5 Effect of CR amount
3.2.5 表面活性剂的影响
按实验方法，在加亮黄之后分别加入1 mL 1 % (m/V)阿拉伯树胶、1 mL 1 % (V/V)吐温80、1 mL 1 % (m/V)聚乙烯醇、1 mL 1 % (m/V)β-环糊精、1 mL 1 % (m/V)CTMAB、1 mL1 % (m/V)CPB、1 mL 1 % (V/V)吐温20、1 mL 1 % (V/V)曲拉通、1 mL1 % (m/V)SDBS进行试验。

表3.1 表面活性剂的影响
Tab.3.1 Effect of surfactants
表面活性剂ΔA
不加稳定剂0.288
阿拉伯树胶0.193
SDBS 0.176
β-环糊精0.188
聚乙烯醇0.039
曲拉通-100 0.145
吐温80 0.098
吐温20 0.215
CTMAB 0.203
CPB 0.117
结果表明，若体系中加表面活性剂，ΔA值不如不佳稳定剂时大且稳定，所以体系中不加入表面活性剂。

3.2.6 温度的影响
考察温度对体系ΔA值的影响，结果如图3.6所示。

当温度在10~40 ℃，ΔA 值达到最大且稳定；当温度高于40 ℃，ΔA值减小但不稳定。

直到100 ℃，ΔA 值没有比较显著改变。

这是由于温度升高，影响离子缔合物的形成速度，分子热运动加剧，导致邻菲啰啉与Cu(II)的结合能力降低升高，这种络合物不稳定性。

故选择40 ℃为反应温度。

室温不适宜，需在超级恒温槽控温条件下测定。

图3.6温度的影响
Fig.3.6 Effect of temperature
3.2.7 反应时间与稳定性
考察时间对体系ΔA值的影响，结果如图2.7所示。

反应开始后，ΔA值缓慢减小，直到100 min时，此时的ΔA下降到开始第5 min的ΔA的95%。

故反应时间为5 min。

图3.7 时间的影响
Fig.3.7 Effect of time
3.2.8 工作曲线与检出限
在一组10 mL比色管中，分别准确加入10 μg/mL铁标准工作溶液0.20，0.40，0.60，0.80，1.00mL，按实验方法测量体系吸光度，绘制工作曲线，如图3.8所示。

线性范围为0~1.0 μg/mL，线性回归方程为ΔA = 0.582 ρ (μg/mL) + 0.0104，相关系数r = 0.991 8。

表观摩尔吸光系数为ε490 = 9.17 × 103 L·mol-1·cm-1。

对试剂空白进行11次测定，求得标准偏差S b = 3.8 ×10-2，方法检出限为DL = 3S b/K = 194.22 μg/L。

图3.8 工作曲线
Fig.3.8 Working curve
3.2.9 共存物质的影响
在实验条件下，对10 mL溶液中10 μg Fe(II)进行测定，相对误差≤ ± 5 %范围内，26种常见物质的允许量见表3.2。

方法有良好的选择性，仅VO3-、Cr2O72-、Ni2+、MnO4-、Fe3+有较大干扰。

由于硫酸亚铁片药品样品中含有少量的VO3-、Cr2O72-、Ni2+、MnO4-、Fe3+，基本上没有干扰。

1 mg的MnO4-可以用0.16 mL 2 %
Vc掩蔽；1 mg的Cu2+可以用0.42 mL 5 %硫脲掩蔽；1 mg的Fe3+可以用3 mL 2 mg/mL氟化钠。

1 mg的Cr2O72-可以用0.21 mL 2 % Vc掩蔽；1 mg的VO3-可以用0.13 mL 2 % Vc掩蔽；1 mg的Ni2+可以用0.20 mL 1 % 柠檬酸。

表3.2 共存物质的影响
3.3 离子缔合物组成的测定
3.3.1 摩尔比法
按实验方法，其它条件不变，固定n CR而增大n Cu(II)，测量体系的吸光度，以n Cu(II)/n CR 对ΔA作图(见图3.9)。

结果表明，当n Cu(II): n CR= 1:1时，ΔA值达到最大且稳定。

按相同的方法可以确定n Cu(II): n Phen= 1:1(见图3.10)。

图3.9 摩尔比法测定组成比
Fig.3.9 Determination of association ratio by the mole ratio method
图3.10 摩尔比法测定组成比
Fig.3.10 Determination of association ratio by the mole ratio method
3.3.2 等摩尔连续变化法
按实验方法，其它条件不变，测量总摩尔数n = n CR + n Cu(II)保持不变，而Cu(II)的摩尔分数x Cu(II) 连续增大的不同溶液的吸光度，以x Cu对ΔA作图(见图3.11)。

结果表明，当x Cu(II) =0.50时，即n Cu(II): n CR = 1:1时，ΔA值达到最大且稳定。

按相同的方法可以确定n Cu(II): n Phen= 1:3(见图3.12)。

图3.11 等摩尔连续变化法测定组成比
Fig.3.11 Determination of association ratio by the equimolar series method
图3.12 等摩尔连续变化法测定组成比
Fig.3.12 Determination of association ratio by the equimolar series method
根据上述测定结果，可知络合物为Cu(Phen)CR。

3.4 样品分析
分别取济南永宁制药股份有限公司，江苏方强制药厂有限责任公司的硫酸亚铁片各1片，研细，置100 mL烧杯中，用适量蒸馏水溶解，加入1 mL浓硫酸，振摇使硫酸亚铁溶解，用干燥滤纸迅速滤过，用蒸馏水冲洗滤纸三次，然后定容到500 mL容量瓶中。

分别移取上述样品溶液5.00 mL于100 mL容量瓶中，定容到刻度。

分别移取上述样品溶液1.00 mL，按实验方法测定铁含量，结果见表3.2。

然后进行加标回收试验，结果见表3.3。

表3.2 硫酸亚铁片铁含量分析结果(n = 5)
Tab. 3.2 Analytical results of Iron content in ferrous sulfate samples (n = 5)
样品Sample 本法测定值(μg/ mg)
Found by
proposed method
平均值
(μg/mg)
Average
相对标准偏差
(%)
RSD
样品一样品二
206.053 206.053 207.800 203.147 206.053
194.473 196.403 194.473 194.877 192.953
205.821
194.570
0.96
1.16
表3.3 硫酸亚铁片回收试验分析结果(n = 5)
Tab.3.3 Analytical results of recovery test for iron samples (n = 5)
样品
Sample 加入量(μg)
Added
测定量(μg)
Found
回收率(%)
Recovery
样品一样品二样品三2.0
2.0
2.0
1.979
2.083 1.971 1.996 1.996
2.042 1.975 2.129 2.071 2.025
2.187 1.979 1.958 1.875 1.958
100.00
102.15
99.33。