5-Cl-PADAB分光光度法测定合金钢中钴的含量

5-Cl-PADAB分光光度法测定合金钢中钴的含量

王莹莹

山东省冶金科学研究院有限公司 标准物质中心 250014

摘要：运用4-[(5-氯-2-吡啶）-偶氮]-1,3-二氨基苯(5-Cl-PADAB)作为显色剂测定钴元素的含量，4-[(5-氯-2-吡啶）-偶氮]-1,3-二氨基苯(5-Cl-PADAB)在pH 7-8柠檬酸铵的热溶液中与二价钴离子生成的络合物，经稀硫酸酸化后，呈现稳定的紫红色，可在分光光度计下进行吸光度的测量。该方法灵敏度高，选择性好，能较好的进行钴元素的定值分析工作。

1. 前言

      大量研究表明，钴元素对于人类的身体健康具有十分重要的影响，影响着人体中红细胞的的成长与发育成熟以及血红蛋白的合成等等，因此，对于钴元素的微量测定的研究具有十分重要的意义。本实验主要探究钢铁及其合金中对于钴元素的测定。目前对于钴元素的测定主要由分光光度法、原子吸收法、电感耦合等离子体发射光谱法等等，其中分光光度法测定钴元素成本较低，方便简捷，对于钢铁及其合金来说，分光光度法测定钴元素的含量主要有亚硝基R-盐法、亚硝基DMAP法、2,6-二氨基吡啶法等等，然而以上方法的摩尔吸光系数都在104左右，灵敏度不是很高。S·Shibata研究出运用4-[(5-氯-2-吡啶）-偶氮]-1,3-二氨基苯(5-Cl-PADAB)作为显色剂测定钴元素的含量，摩尔吸光系数能达到105左右，灵敏度高，选择性好，在显色完毕之后再无机酸进行酸化以消除其他阳离子的干扰，能较好的进行钴元素的定值分析工作。[1-6]

2. 实验部分

2.1实验原理

4-[(5-氯-2-吡啶）-偶氮]-1,3-二氨基苯(5-Cl-PADAB)在pH 7-8柠檬酸铵的热溶液中与二价钴离子生成的络合物，经稀硫酸酸化后，呈现稳定的紫红色，可在分光光度计下进行吸光度的测量。

2.2实验仪器

721分光光度计

2.3实验试剂

浓盐酸、浓硝酸、氢氟酸、浓硫酸、浓磷酸、硫酸（1+3）、浓氨水、柠檬酸铵溶液（ 10% ）、无水乙酸钠溶液（ 50%）、

4-[(5-氯-2-吡啶）-偶氮]-1,3-二氨基苯(5-Cl-PADAB）溶液（0.05%）：称取0.25g 4-[(5-氯-2-吡啶）-偶氮]-1,3-二氨基苯(5-Cl-PADAB）于150ml烧杯中，加入50ml水，10滴盐酸（1+1），微热溶解后，冷却至室温，定容于500ml容量瓶中，摇匀。

2.4试验方法

   称取0.2000g试样于聚四氟乙烯烧杯中，加入5ml盐酸，3ml硝酸，3滴氢氟酸，加热溶解。溶解后拿下冷却，加入2ml硫酸，1.5ml磷酸，加热冒烟。冒烟结束后，拿下冷却后加入20ml水加热溶解盐类。冷却定容于50ml容量瓶中，摇匀。

    移取2份（含钴量为0.005%-0.050%分取10ml，0.050%-0.50分取5ml）溶液于50ml容量瓶中。

显色溶液：加入5ml柠檬酸铵溶液，用浓氨水调节至pH7-8，加入5ml无水乙酸钠溶液，2ml5-Cl-PADAB溶液，沸水浴保温5min，流水冷却后加入20ml硫酸（1+3），定容摇匀。

参比溶液：加入5ml柠檬酸铵，5ml乙酸钠溶液，加入20ml硫酸（1+3），2ml5-Cl-PADAB溶液，定容摇匀。

     将溶液移入比色皿中（含钴量为0.005%-0.050%用2-3cm比色皿，0.050%-0.50用1-2cm比色皿），于570nm处在分光光度计上测量吸光度。

2.5校准曲线的绘制

移取0.00,1.00,2.00,4.00,6.00，8.00ml（0.001mg/ml）钴标准溶液，分别置于50ml容量瓶中，按照显色溶液的方法操作，此为显色液；不加钴标准溶液的按照参比溶液的方法操作，此为参比液。将溶液移入比色皿中（含钴量为0.005%-0.050%用2-3cm比色皿，0.050%-0.50用1-2cm比色皿），于570nm处在分光光度计上测量吸光度。

以钴含量为横坐标，吸光度为纵坐标绘制工作曲线。

按下式计算钴的百分含量：

    Co（%）=×100

式中：V—试液总体积，ml

      V1—分取试液体积，ml

      m1—从工作曲线上查得的钴量，g

      m—试样量，g

3.结果与讨论

3.1络合物生成影响因素

经实验探究表明分光光度计最佳测量波长在570nm。

络合物的最佳生成条件：柠檬酸铵（100g/L）用量为5-10ml；络合物生成的PH以6-8为好；硫酸（1+3）的用量应大于15ml；显色剂溶液（0.5g/L）的用量为2ml，显色溶液与参比溶液中显色剂的用量保持一致。

生成络合物的加热时间：在沸水浴中加热5min以上，所得吸光度保持一致；

钴与5-Cl-PADAB生成的紫红色络合物可以稳定24h；

除钒干扰外，其他元素均无干扰，可加入乙酸钠（500g/L）5ml，掩蔽33μg的钒。

3.2实验现象探究

实验中发现在加入柠檬酸钠调节pH7-8后，如果进行光照和长时间放置可能会影响柠檬酸铵的掩蔽效果，进而导致络合物变黑；另外没有加入硫酸之前络合物不稳定，长时间放置也会导致络合物变黑，影响吸光度的准确性。所以建议发色时避免光照，调节PH之后不要放置太长时间，建议半小时之内加入显色剂；水浴完毕冷却后，及时加入硫酸以使络合物稳定。

3.3方法准确度实验

    对两个钢铁合金按照此方法进行钴含量的测量，验证方法的准确度，实验结果如表1所示：

表1  测定结果及相对误差 %

由表1所示，测定值和标准值的相对误差符合检测要求。

3.4方法精密度

对两个钢铁合金按照此方法进行钴含量的测量，进行10次平行测定，计算相对标准偏差，实验结果如表2所示：

表2  测定结果及相对标准偏差 %

由表2所得，相对标准偏差分别为1.439和1.466，精密度较高，满足测定要求。

4.结语

运用4-[(5-氯-2-吡啶）-偶氮]-1,3-二氨基苯(5-Cl-PADAB)作为显色剂测定钴元素的含量，灵敏度高，选择性好，能够方便准确的测量出钢铁及其合金中钴元素的含量。

5.参考文献

[1]刘颖, 冯丽娟. 5—Cl—PADAB显色树脂相分光光度法测定微量Co(Ⅱ)[J]. 现代仪器, 1999(3):14-14.

[2]朱美华, 王虹. 用于测定水中钴的5-Cl-PADAB分光光度法的验证[J]. 陕西环境, 1994(02):18-23.

[3]李特增, 张永华, 黄永达,等. 用5-Cl-PADAB光度法测定钛铁矿中的微量钴[J]. 理化检验.化学分册, 1983, 19(03):38.

[4]佚名. 应用5-Cl-PADAB分光光度法测定钢铁中微量钴[J]. 分析化学, 1973(03):31-36.

[5]吴桂生, 陶福铭. 钢铁中微量钴的测定—4-[(5-氯-2-吡啶)偶氮]-1,3-二氨基苯比色法[J]. 分析化学, 1973(04):38-41.

[6]GB/T 223.21-1994,钢铁及合金化学分析方法 5-CL-PADAB分光光度法测定钴量[S].