EDTA分光光度法测定铜合金中高含量铜

EDTA分光光度法测定铜合金中高含量铜摘要：EDTA络合铜合金中高含量铜，在乙酸-乙酸氨缓冲体系下，EDTA 和酒石酸钾钠掩蔽Zn、Fe、Co、Ni、Pb、Mn、Al等共存元素，对形成的蓝色EDTA-Cu络合物进行光度测量，避免了常规紫外分光光度法很难测定高含量元素，实现了直接测量铜合金中的高含量铜。

在对EDTA分光光度法测定铜合金中高含量铜的分析条件研究过程中，对铜合金的制样方法、峰值扫描、体系的酸度控制以及EDTA溶液、酒石酸钾钠溶液、缓冲溶液加入量进行了讨论。

铜离子在0～200µgml-1范围内线性良好，线性回归方程为C=659.46299*A-0.07822，相关系数R=0.99995。

所建立的分析方法重现性和准确度较好，加标回收率在97.90%～103.64%，相对误差在分光光度法所允许的范围之内。

关键词：紫外分光光度法；峰值扫描；铜合金；EDTA；随着现代工业的不断发展，对铜合金材料的需求不断在加大[1-2]，而且对其性能不断提出新的要求[3-4], 需要企业不断开发新的品种满足市场需求，逐渐形成了高强高导铜合金[5]、高强耐热铜合金[6]、高强耐蚀铜合金[7]、高强弹性铝青铜[8]、高强耐磨模用铜合金[9-10]等类型的铜合金。

传统的铜合金中铜的分析采用电解法[11]和化学容量法[12]，前者是很经典的分析方法，但是分析速度慢；后者分析速度相对较快，但是工作量大，因此开发一种简便、快捷而且能够直接分析铜合金中高含量铜的分析方法。

高含量元素的分析对于传统的紫外分光光度法而言已经偏离朗柏-比尔定律。

本实验在乙酸-乙酸氨缓冲体系下，利用EDTA 络合铜合金中高含量铜，EDTA和酒石酸钾钠掩蔽铜合金中的共存元素，对形成的蓝色EDTA-Cu络合物进行光度测量，实现了直接测量铜合金中的高含量铜。

1.实验部分1.1主要试剂EDTA溶液：120 g·L-1醋酸-醋酸氨缓冲pH=6.0：称取100.00g乙酸铵，加入300ml水溶解，加7ml 冰醋酸摇匀即得铜、镍、钴、铁标准：称取1.0000g高纯铜、镍、钴、铁（99.999%）,分别置于250ml烧杯中，加入40ml1：1硝酸，盖上表面皿，加热至完全溶解，煮沸出去氮的氧化物，用水洗涤表面及杯壁，冷却。

移入1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

此时溶液1ml 含有1mg铜、镍、钴、铁。

酒石酸钠钾：称取40.00g酒石酸钠钾，加入60g水溶解，摇匀即得，此时浓度为400 g·L-1盐硝混酸：1体积盐酸(ρ=1.19)、3体积硝酸(ρ=1.42)、4体积水混合即得饱和硼酸溶液：称取7.00g优级纯硼酸于200ml烧杯中，加入93ml水，加热溶解，冷却后取上层清液即可HF：30%1.2 主要仪器及设备TU-1900型双光束紫外分光光度计：北京普析通用仪器公司十万分之一分析天平：岛津AUW120D型1.3实验方法1.3.1实验原理根据朗柏-比尔定律当一束平行的单色光通过均匀、非散射的溶液时，溶液对光的吸收度与溶液的浓度及液层厚度的乘积成正比。

其数学表达式见式(1)。

（1）其中：b表示光程；c表示浓度；K为比例常数，一般将K称为吸光度系数；A表示吸光度。

在利用此原理时，在低浓度和高浓度的时候一般不适合朗柏-比尔定律的使用。

铜合金样品中铜含量超过了50%，常规的紫外分光光度法很难测定。

本实验选择利用酒石酸钾钠掩蔽铜合金中的Pb、Mn、Al等共存元素，利用EDTA络合高含量的铜，形成的蓝色EDTA-Cu络合物，在735nm处进行测量。

1.3.2实验方法称取0.1g样品（±0.00002g）于200ml聚四氟乙烯烧杯中，加入10ml混酸，2滴氢氟酸，加热溶解。

待试样溶解后加入25ml的饱和硼酸，混匀。

将试液快速移入100ml的容量瓶中，定容完毕立即将溶液移到原聚四氟乙烯烧杯中。

移取5ml待测液于50ml容量瓶，加入5-10ml的蒸馏水，依次加入一定量的酒石酸钾钠、乙酸-乙酸氨缓冲溶液、EDTA溶液，定容。

随同试样做参比，用d1cm比色皿于735nm处进行测量。

标样与试样同处理，以试剂空白做参比。

2. 结果及讨论2.1 样品前处理称取0.1g样品，针对该产品采取不同制样方法，实验结果见表1。

表1. 不同溶样方法结果Table1.The results of different method of samples dissolved以上四种溶样方法结果可以看出，方法1、2、3皆有不溶物出现；方法4则可以直接获得清澈透明溶液。

因此选择方法4制样。

2.2峰值扫描为考察EDTA-Fe、EDTA-Ni、EDTA-Co对EDTA-Cu的干扰，设计峰值扫描实验。

各取lmgml-1Cu标准溶液、Fe标准溶液、Ni标准溶液、Co标准溶液5ml 于50ml容量瓶中，按照1.3.2进行实验。

以透过率为纵坐标，波长为横坐标进行谱图扫描，实验结果见图1。

从吸收谱图可以看出，EDTA-Cu的最大吸收峰在735nm处，EDTA-Fe吸收线平滑无最大吸收峰，EDTA-Ni的最大吸收峰在273nm处、EDTA-Co最大吸收峰在300nm处，EDTA-Fe、EDTA-Ni、EDTA-Co对EDTA-Cu无干扰。

因此本实验允许较高含量Fe、Co、Ni存在的情况下直接实现对Cu的测定。

2.3酸度选择为使EDTA与Cu络合完全，考虑酸效应及共存离子效应[16]，经计算pH 在4.5～10的范围内EDTA与Cu能够络合完全。

但是考虑样品中一些离子在pH>7的条件下容易水解，所以选择实验室常用缓冲溶液乙酸-乙酸氨，使酸度控制在pH=6。

2.4试剂用量2.4.1 EDTA用量本实验加入EDTA以10mgCu为标准，加入不同量EDTA其余按照显色步骤进行光度测定，测定结果可得出，在EDTA加入量达到8ml后吸光度值基本保持不变，考虑EDTA消耗量较大，故加入15ml EDTA溶液。

2.4.2 酒石酸钾钠用量酒石酸钾钠的作用是掩蔽样品中含有的Pb、Mn、Al等元素，加入5ml的400gL-1 酒石酸钠钾可以掩蔽完全。

2.4.3 缓冲溶液用量本实验采用乙酸-乙酸氨缓冲体系使酸度控制在pH=6，以10mgCu为标准，加入不同量缓冲液其余按照显色步骤进行光度测定，测定结果可得出，采用加入8ml乙酸-乙酸氨缓冲溶液即可得到稳定的吸光度，考虑样品制备中带进来少许盐酸和硝酸，采用10ml缓冲溶液可以使体系的pH稳定控制在6。

2.5校准曲线分别移取0ml，2 ml，4 ml，6 ml，8 ml，10 ml质量浓度为1mgml-1Cu标准溶液到6个容积为50ml的容量瓶中，再分别在这6个容量瓶中加入5ml酒石酸钾钠、10ml乙酸-乙酸氨缓冲、15mlEDTA溶液，定容，摇匀，静置,在735nm处以试剂为参比进行侧量，得到线性回归方程为：C=659.46299*A-0.07822，相关系数R=0.99995。

其中A为吸光度，C为铜离子质量浓度。

2.6 样品分析2.6.1回收率实验为验证方法的可靠性，进行加标回收实验，试验结果见表4。

回收率按照文献[17]进行计算。

由表3可以得知，加标回收率在97.90%～103.64%，说明该方法可靠。

表4 加标回收实验结果Table4.The results of standard addition2.6.2 准确度实验分别称取0.1g(精确到0.00002g)国家标准物、行业标准物以及铜合金样品，按照2.1方法进行制样，随同试样做参比上机测试，分析结果见表5。

表5.准确度实验结果Table5. The results of accuracy注：①对非标准物质而言，标准值指利用电解法获得的含量。

3.结论1、在铜合金的制样中，采用盐硝混酸和HF联合制样，能够得到清澈透明的溶液，为测试提供了均匀、非散射的溶液，避免其他制样方法所出现的溶液浑浊现象。

2、利用EDTA络合Cu的同时对Zn、Al等元素进行掩蔽，利用酒石酸钾钠掩蔽Pb、Al、Mn等元素，试样中含有的有色离子Ni、Co、Fe等元素不干扰分析，可以不分离直接实现对铜的测量。

3、经过试验验证，本方法适用于铜合金中高含量铜的分析，其测定结果满意；本方法简便、快速、准确。

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