化学教育（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｈｘｊｙ．ｏｒｇ） ２０１６年第３７卷第２４期 光度法测定微量铁实验中还原剂的优化选择 向晓明 李花。 张小林” （１．西北民族大学化工学院甘肃兰州７３００３０；２．甘肃医学院甘肃平凉７４４０００） 摘要对分光光度法测定微量铁实验中还原剂的还原效果进行对比研究，结合可见吸收光谱、 动力学研究、酸碱环境适应性等实验的分析说明不同还原剂所产生的结果：所选还原剂中盐酸氯 丙嗪和维生素Ｃ效果最好，盐酸氯丙嗪集还原、增敏于一体，摩尔吸光系数￡一２．６０×１０ Ｌ・ ｔｏｏｌ ・ｃｍ～，在含铁量为０．２～２．０／，ｇ／ｍＬ范围内线性关系良好，符合朗伯比尔定律，适用于水 中微量铁的测定。 关键词 微量铁 实验教学 还原剂 邻二氮菲 吸光度 ＩＸ）Ｉ：１０．１３８８４／ｊ．１００３—３８０７ｈｘｊｙ．２０１５０６００９８ 邻二氮菲显色下的可见分光光度法测定微量铁 比，于波长４００￣６００ ｎｍ之间，每隔５ ｎｍ测定一 含量是常见的化学分析方法，是理工类本专科学生 次吸光度，绘制吸收曲线。在选定波长下，测铁标 的经典教学实验之一［１ ］。对于该实验，一般都是 准系列溶液的吸光度，绘制工作曲线。 采用盐酸羟胺作为还原剂，将三价铁还原为二价铁， ２结果讨论 但是盐酸羟胺作为一种有毒试剂，强腐蚀且稳定性 ２．１吸收光谱 差，每次实验均需要临时配制。为了减少实验过程 中带来的环境污染，实现绿色化学，拟采用药物化 学实验中的还原性针剂代替盐酸羟胺完成微量铁含 ０ｌ８ 量测定，并从还原剂类型、稳定性、反应灵敏性、 环境适应性等方面进行系列实验探究。实验证实， ０．６ 盐酸氯丙嗪具备多项功能，集还原、增敏于一体， 能显著提高微量铁测定指标，有望替代盐酸羟胺。 Ｏ。４ １ 实验部分 １．１仪器与试剂 Ｏ－２ ７２３０Ｇ型可见分光光度计（上海精密教学仪器 ３７５ ４５Ｏ ５２５ ６ＯＯ 有限公司），分析天平（０．１ ｒａｇ）（上海天平仪器 Ａ／ｎｍ 厂）。 ａ：ｃｈｌｏｒｐｒｏｍａｚｉｎｅ；ｂ：ｖｉｔａｍｉｎ Ｃ；ｃ：ｈｙｄｒｏｘｙｌａｍｉｎｅ ｈｙｄｒｏｃｈｔｏｒｉｄｅ；ｄ：ａｎａｌｇｉｎｕｍ Ｆｅ。 标准溶液（１００＞ｇ／ｍＬ），邻二氮菲溶液 ａ：盐酸氯丙嗪；ｂ：维生素Ｃ；ｃ：盐酸羟胺；ｄ：安乃近 （２ ｇ／Ｌ），醋酸一醋酸钠缓冲溶液（０．１ ｍｏｌ／Ｌ）。还 Ｆｉｇ．１ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｆ ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ ｃｏｍｐｌｅｘ 原剂溶液：盐酸羟胺（０．５ ｍｏｌ／Ｌ），维生素Ｃ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ （０．５ ｍｏｌ／Ｌ，由维生素Ｃ注射液配制），盐酸氯丙 图１不同还原剂作用下邻二氮菲络合物的吸收光谱 嗪（Ｏ．５ ｍｏｌ／Ｌ，由盐酸氯丙嗪注射液配制），安 研究不同还原剂作用下橙红色络合物在醋酸一醋 乃近（０．５ ｍｏｌ／Ｌ，由安乃近注射液配制）。 酸钠缓冲体系中的吸收光谱（图１）。结果表明，在 １．２实验方法 １０ ｍｉｎ内，４种还原剂均表现出强还原性，对应吸 用吸量管吸取１．００ ｍＬ铁标准溶液于５０ ｍＬ 收曲线基本保持一致，有明显吸收峰，峰形尖锐， 容量瓶中，依次加入还原剂溶液３．０ ｍＬ、醋酸一醋 峰值较高，峰数单一， 一一５０５ ｎｎｌ，￡＞１．０ ｘ １０ 酸钠缓冲溶液５ ｍＬ、邻二氮菲溶液２ ｍＬ，用纯化 Ｌ・ｔｏｏｌ ・ｃｍ－ ，均达到强吸收水平，由此说明， 水稀释至刻度，摇匀后放置１０ ｍｉｎ。 Ｆｅ３＋完全被还原为Ｆｅ２＋，还原剂产物无干扰。 用１ ｃｍ比色皿，以空白试液（不含铁）作参 相对而言，维生素ｃ和盐酸氯丙嗪优势明显， ＊通信联系人：Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｘｌｐｌｙｚ２００５＠１２６．ｔｏｍ ２０１６年第３７卷第２４期 化学教育（ｈｔｔｐ：／／Ⅵ ．ｈｘｊｙ．ｏｒｇ） 吸光度值大增，增幅分别为２４．７ 和１３６ ；盐酸 改变还原剂溶液静置时间，考察不同存放时间段４ 氯丙嗪集还原性和增敏性于一体，在最大吸收波长 处摩尔吸光系数ｅ一２．６０×１０ Ｌ・ｍｏｌ ・ｃｍ＿。， 这缘于盐酸氯丙嗪结构中富含Ｎ、Ｓ等配位原子， 种还原剂还原能力变化情况。实验结果表明存放时 间对吸光度有影响，但影响程度不同，盐酸羟胺和 安乃近受影响最大，１２ ｈ后，吸光度即开始下降， 安乃近溶液变黄；盐酸氯丙嗪和维生素Ｃ表现出 自身及产物中的配位原子参与了显色反应，配合物 结构发生了变化。 ２．２动力学曲线 １．０ 较好的稳定性，连续存放４８ ｈ，吸光度变化值小 于０．００２，不影响微量铁测定。这种优势应归功于 ３点：还原剂的相对稳定性；还原剂过量；针剂中 含有抗氧化性物质。 ２．４ ｐＨ实验 ０．８ ０．６ ０．４ Ｏ．２ 选择不同ｐＨ溶液，考察４种还原剂适应性情 况，结果显示ｐＨ在４～７时，体系吸光度均达到 最大，还原剂不同并未改变原教材实验对酸碱度的 ５ １０ ｌ５ ｔ／ａｉｒｎ ２０ ０ 要求，故继续选择ｐＨ为５的醋酸一醋酸钠缓冲溶 液作介质。 ２．５工作曲线分析 １．０ ０．８ ａ：ｃｈｌｏｒｐｒｏｍａｚｍｅ；ｂ：ｖｉｔａｍｉｎ Ｃ；ｃ：ｈｙｄｒｏｘｙｌａｍｉｎｅ ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ；ｄ：ａｎａｌｇｉｎｕｍ ａ：盐酸氯丙嗪；ｂ：维生素ｃ；Ｃ：盐酸羟胺；ｄ：安乃近 Ｆｉｇ．２ Ｋｉｎｅｔｉｃ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ ｃｏｍｐｌｅｘ（ｐｒ２＋：２ ｕｇ／ｎ￣） 图２邻二氮菲配合物动力学曲线（ｐ ＋＝２ ｎｇ／ｎ￣） 在醋酸一醋酸钠缓冲体系中，研究了不同还原 ０．６ ０．４ Ｏ．２ ｂ 剂作用下橙红色络合物的吸光度变化情况。体系动 力学曲线如图２所示，反应体系吸光度在反应起始 阶段是随着反应时间的增加而增大，当反应时间超 过０．５ ｍｉｎ后，盐酸氯丙嗪体系增大幅度更快， １．５ ｍｉｎ后增幅放缓，各个体系趋于稳定和达到最 Ｏ．０ ０．５ １．０ １．５ ２．Ｕ ｃ（Ｆｅ ＋），（Ｉ－Ｌｇ／ｍＬ） ａ：ｃｈｌｏｒｐｒｏｍａｚｉｎｅ；ｂ：ｖｉｔａｍｉｎ Ｃ 大吸光度值的时间不等；盐酸氯丙嗪体系在９ ｍｉｎ 后达到最大且恒定值，相对其他３种体系推后６ ｍｉｎ，这说明还原剂反应机理过程不尽相同，盐酸 氯丙嗪初级氧化产物为红色游离基，在５１０ ｎｍ波 长下有吸收，故出现光度跃迁，红色游离基进一步 氧化为亚砜［４］，所以１．５ ｍｉｎ后吸光度增速放缓， ａ：盐酸氯丙嗪；ｂ：维生素Ｃ Ｆｉｇ．３ Ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｕｒｖｅ 图３工作曲线 配制系列铁标准溶液（０．００～２．２０／￣ｇ／ｍＬ）， 设定入射光波长５０５ ｎｍ，选择不同还原剂，同条 件下邻二氮菲显色测定铁标准溶液吸光度，绘制工 作曲线。从表１可知，盐酸氯丙嗪和维生素Ｃ体 系有更理想的线性度和高灵敏度，相关系数Ｒ＞ ０．９９９ ０；回归系数＞０．２４１ １。盐酸氯丙嗪和维生 素Ｃ体系工作曲线见图３，线性范围为０．２０～２．００ ／￣ｇ／ｍＬ。 此后，随着反应时间的延长，体系的吸光度增大直 至趋于稳定的原因是由于溶液中生成单一的橙红色 络合物所引起的。 ２．３还原剂稳定性实验 还原剂在溶液状态很不稳定，极易变质失效。 表１工作曲线参数比较 Ｔａｂｌｅ１ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆｗｏｒｋｉｎｇ ｃｕｒｖｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ 盐酸氯丙嗪 回归方程 维生素Ｃ 盐酸羟胺 安乃近 Ａ一～Ｏ．００１ ４＋Ｏ．４６３ ４ｐ Ａ一一Ｏ．００９ ２＋Ｏ．２４１ １ｐ Ａ一一Ｏ．０００ ３＋０．１９４ ８ｐ ０．９９１ ３ Ａ一一０．０００ ２＋Ｏ．１８８ ９ｐ 相关系数Ｒ 回归系数 ０．９９９ ６ ０．４６３ ４ ０．９９９ ０ ０．２４１ １ Ｏ．９９１ ３ ０．１９４ ８ ０．９９５ ２ ０．１８８ ９ 摩尔吸光系数／ （Ｌ・ｔｏｏｌ一１・ｃｍ一１） ２．６Ｏ×１０４ １．３７×１０４ １．１Ｏ×１０４ １．Ｏ６×１０４ ・４４・ 化学教育（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｈｘｊｙ．ｏｒｇ） 参２００５：２２８—２３１ ２０１６年第３７卷第２４期 考文献 ３结论 采用盐酸氯丙嗪和维生素Ｃ作还原剂，能显 著提高微量铁测定指标；盐酸氯丙嗪具备多项功 能，摩尔吸光系数达到２．６×１０ Ｌ・ｍｏｌ ・ ｃｍ＿。，是传统方法的２．３６倍；动力学实验证实， 静置反应９ ｍｉｎ后，吸光度达到最大且恒定；相对 于原实验方案，步骤变化不大，只需改变还原剂类 型即可。 １－１］ 武汉大学．分析化学实验．４版．北京：高等教育出版社， ［２３ 刘燕娥．分析化学．西安：第四军医大学出版社，２０１１： １３３—１３５ ［３］ 武汉大学．分析化学．４版．北京：高等教育出版社， ２０００：２２２ ［４］ 刘文英．药物分析．４版．北京：人民卫生出版社， ２００３：１７９ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ａｇｅｎｔ ｉｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｒａｃｅ Ｉｒｏｎ ＸＩＡＮＧ Ｘｉａｏ—Ｍｉｎｇ ＬＩ Ｈｕａ。 ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｏ－Ｌｉｎ２ （１．Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００３０，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｇａｎｓｕ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｐｉｎｇｌｉａｎｇ ７４４０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｆ ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｃｅ ｉｒｏｎ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｖｉｓｉｂｌｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ｄｙｎａｍｉｃｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ ａｃｉｄ ａｎｄ ａｌｋａｌｉ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｃｈｌｏｒｐｒｏｍａｚｉｎｅ ａｎｄ ｖｉｔａｍｉｎ Ｃ ｗａｓ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｏｆ ａｌｌ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ，ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｌｉｎｅａｒ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｗａｓ ｑｕｉｔｅ ｇｏｏｄ ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｉｒｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｒａｎｇｉｎｇ ｆｒｏｍ ０．２ Ｆｇ／ ｍＬ ｔｏ ２．０ ｇｇ／ｍＬ，ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｆｏｒｍｅｄ ｔｈｅ Ｌａｍｂｅｒｔ ｂｅｅｒ’Ｓ １ａｗ ａｎｄ ｗａｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａ— ｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｃｅ ｉｒｏｎ ｉｎ ｗａｔｅｒ；ｃｈｌｏｒｐｒｏｍａｚｉｎｅ ｈａｄ ｂｏｔｈ ｒｅｄｕｃｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｅｎｓｉｔｉｚｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ，ｉｔｓ ｍｏｌａｒ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ￡ｗａｓ ２．６Ｏ×１０ Ｌ・ｍｏｌ一 ・ｃｍ～． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｔｒａｃｅ ｉｒｏｎ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｅａｃｈｉｎｇ；ｒｅｄｕｃｉｎｇ ａｇｅｎｔ；ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ；ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ