硼的光度测定仅利用三价硼的化合物.三价硼的阳离子(B3+或BO+)与醇类、酚类以及其他许多有机染料形成络合物的特性,在硼的分析化学中占有重要的地位.阳离子与负电性的配位体(X)形成络阴离子(如B(OH)X3-及BX4-等)的性质,是以三元络合物形式测定硼的基础.
硼的光度测定,按其显色操作方式,可分为蒸干发色法、浓硫酸溶液发色法、三元络合物萃取光度法和水溶液中发色法四种.所有各类方法都是以有机试剂作为显色剂的.
蒸干发色法主要有姜黄法,其灵敏度最高,在理想条件摩尔吸收系数达ε550=1.8×105.姜黄法的实际灵敏度和结果的重现性取决于姜黄的质量以及准确遵守其操作条件.浓硫酸溶液中发色法,主要采用α-羟基蒽醌和α-氨基蒽醌类染料作为显色剂,已研究过的试剂品种达数十种之多,较常用的是醌茜素、胭脂红酸,二蒽醌亚胺和1-羟基-4-对甲苯氨基蒽醌(HPTA).其中以二蒽醌亚胺和HPTA在我国应用较为普遍.二蒽醌亚胺是蒽醌类染料测硼灵敏度最高的试剂之一(ε630=1.92×104),HPTA则是在硫酸浓度较低(28N)的条件下可与硼显色的试剂.
以三元络合物形式的萃取光度法,最常见的是以BF4-与次甲基蓝反应,用二氯乙烷萃取的方法,此法在国内也常用.该法的选择性和灵敏度都相当高,操作条件也较为方便,因此实际应用很广.
硼在水溶液中发色的方法,由于灵敏度低,显得并不重要.关于硼的各种光度分析方法的评价,我们已有过介绍.
由于硼是我国的富有资源之一,其在工业上的应用价值已日益明量显,因此为适用微量硼的测定,我国分析工作者对各种硼的光度测定方法作过广泛的研究,提出了许多简便、快速的方法.例如,原来的姜黄法采用蒸干发色,操作麻烦费时,经改用在H2SO4-CH3COOH介质中显色以后,分析时间大为缩短.
二蒽醌亚胺法
1,1-二蒽醌亚胺与硼在浓硫酸介质中以克分子比1:1参加反应,组成如下络合物:
反应适宜的硫酸浓度为30-33N.有些使用单位指出,使用工业硫酸反而比用试剂级硫酸更好,原因是前者硼的污染轻,空白值低,这与一般试剂级硫酸生产过程中接触含硼容器的机会有关.二蒽醌亚胺与硼的显色反应速度很慢,100℃时需1小时以上,80℃时需4-5小时.实践表明发色可在恒温烘箱中加热,于100±2℃恒温35-45分钟,便能得到稳定结果,恒温烘箱的温度易于控制,且一次可同时发色几十个样品,这对大量样品的分析尤为方便.
二蒽醌亚胺法选择性高,在100毫升显色液中,100毫克Fe、Ni,2毫克Mn、Cr、Cu、Co、Mg、Al、V、Ti、Mo、Zr以及0.1毫克的Sn、As均无干扰.如用于一般钢铁中测定硼,可以不做任何分离而直接发色.本身有颜色的金属离子如:Cr、Ni、Cu量大时可用试样空白予以扣除.
试剂与溶液:
1.二蒽醌亚胺 称取150毫克试剂溶于500毫升浓H2SO4中,可直接用原来盛H2SO4的瓶子盛置.放置暗处,并避免吸潮.试剂稳定数个月以上;2.硼标准液 10微克/毫升,称取优级纯硼酸57.2毫克溶于水,于量瓶中稀至1000毫升,摇匀后转入塑料瓶中贮存备用;3.硫酸溶液 1:4.
测定步骤(钢铁中的硼):称取钢铁试样1克,加1:4H2SO4150毫升,加热溶解,冷却,于50毫升量瓶中用水稀至刻度(如要测定酸不溶硼,则用定量滤纸过滤,滤液稀至50毫升,滤纸上的沉淀用水洗净,供测定酸不溶硼).静置,使沉淀下降,吸上层清液4毫升置于125毫升干燥的GG-17锥形瓶中,用吸管加入二蒽醌亚胺溶液20毫升,摇匀,置于带鼓风的恒温烘箱中于100℃±2℃恒温45分钟,冷却,显色液于620毫微米处,用2厘米比色皿,以试剂为比较测量吸光度.应以不含硼的钢铁试样进行空白试验.
次甲基蓝法
硼在酸性介质中与氢氟酸反应形成BF4-:
HBO2+4HF ⇋BF4-+H++2H2O(pH<3.2)
HBO2+4F-+3H+ ⇋BF4-+2H2O(pH>3.2)
然后BF4-与次甲基蓝形成离子缔合物,为有机溶剂所萃取:
以1,2-二氯乙烷为溶剂,络合物的最大吸收波长在657毫微米(见图Ⅷ-12),其摩尔吸收系数随操作条件的变化,往往测得的值不一样.曾报道ε=1.6×105.而一般达不到该灵敏度,这与许多因素有关,主要是BF4-的形成条件和萃取条件的控制.
次甲基蓝法测定硼,20毫克的Ni、Cr(Ⅲ)、Co,3毫克的Mo,0.5毫克V,0.1毫克的Nb,0.03毫克NO3-、CN-、S2O32-无干扰,Al、Fe(Ⅲ)、Be、Si无影响,Cr(Ⅵ)少量时可用硫酸亚铁铵还原消除干扰.
试剂与溶液:
1.次甲基蓝 0.001M,取0.3739克试剂溶于水稀至1000毫升;2.氢氟酸;3.1、2-二氯乙烷.
测定步骤:取试样水溶液20毫升(硼3微克以下)加HF5毫升,定温放置40分钟(或水浴中加热5分钟),加水稀至总体积50毫升.加入5.0毫升次甲基蓝溶液,摇匀,加25.0毫升二氯乙烷剧烈振摇萃取,静置10分钟,分出有机相,并转入另一分液属斗中,加10毫升振摇,15分钟后分出有机相,经干滤纸过滤,以试剂为比较,于657毫微米附近测量吸光度.