一价铜并不典型,它在性质上接近于银、金(Ⅰ)和铊(Ⅰ).铜在化合物中常呈二价.Cu(OH)2在pH~5时沉淀析出.铜的比色测定方法很多,比较老的方法是二硫腙法、二乙基二硫代氨基甲酸钠(又称铜试剂)法.此外应用双环己酮乙二酰二腙(BCO)的方法选择性较好,我国生产上已广泛应用.近年来应用的新试剂有苦酰胺R、二烷基或二芳基二硫代磷酸等.在此着重介绍含氮杂环族的一类试剂,由于它们对于铜的测定选择性好,所以许多这类化合物都被命名为铜试剂,如铜试剂(cuproin),(Ⅰ)、新铜试剂(neocuproin)(Ⅱ)、向红铜试剂(bathocuproin)(Ⅲ)等:
上述试剂与Cu(Ⅰ)形成呈色络阳离子,以新铜试剂为例,这种络阳离子的结构为:
这类试剂对于铜(Ⅰ)来说具有很好的选择性,且灵敏度亦尚好,特别是2,2'-联喹啉.这三种试剂与铜(Ⅰ)的络合物在异戊醇中的吸收曲线如图Ⅷ-16所示.在异戊醇中,λ=546毫微米时,铜(Ⅰ)-铜试剂的络合物的摩尔吸收系数为0.4×103.在阳离子中,仅Ti(Ⅲ)离子能与铜试剂生成绿色化合物,且颜色与铜的络合物相比要浅得多.但氰化物、硫代硫酸盐、草酸盐及EDTA存在时能干扰测定.应用铜试剂(2,2'-联喹啉)可测定钢、镍、钴、镁、铝等金属,土壤、硅酸盐、生物材料及植物材料、水、食品、石油等等对像中的铜.同样,新铜试剂及向红铜试剂亦成功地用来测定许多金属及非金属材料中的微量铜.除上述以N和S为给予体原子的显色剂以外,以O为给予体原子的三苯甲烷染料如铬天蓝S也能与铜发生灵敏的颜色反应(ε545=2.2×104).最近研究表明,当有极性溶剂存在时,该反应的灵敏度可显著提高.Cu-铬天蓝S络合物的最大吸收可发生明显地红移.如在水溶液中该络合物的最大吸收在545毫微米,而加入甲醇(590毫微米),乙醇(592毫微米),正或异丙醇(595毫微米)和二口恶烷(610毫微米)以后,红移了45-65毫微米,摩尔吸收系数提高2-3倍(3.8-6.3×104).
另外,当以这些三苯甲烷系染料测定铜时,可采用添加表面活性剂的胶束增敏法来进一步提高测定灵敏度.已研究过的铬天蓝S为显色剂添加溴化羟十二烷基三甲基铵(DTM)和吡啶以及氯化十四烷基二甲基苄基铵等增敏剂时的颜色反应,其灵敏度已达到约105数量级.但是采用这类显色反应测定铜,其选择性则远不如前面已提到过的铜试剂为好.
有文献介绍过一个超微量铜的测定新方法.即铜与苯酚和氯胺T反应生成深黄色产物,反应于pH11.5-11.6水溶液中加热进行,据说其摩尔吸收系数达到ε410=2.32×106,可用于高纯硅中超微量铜的光度测定.
铜试剂(联喹啉)法
试剂和溶液:
1.铜试剂(2,2'-联喳啉) 0.03%异戊醇溶液,称取75毫克铜试剂溶于250毫升异戊醇中;2.铜标准溶液 1毫克/毫升铜.称取硫酸铜CuSO45H2O 3.9280克溶于预先加有1毫升浓硫酸的水中,稀释至1升.制作标准曲线时根据需要再稀释;3.醋酸缓冲溶液 pH~4.5,80克醋酸钠及60毫升冰醋酸一起加在水中,然后将此溶液稀释至500毫升即可;4.异戊醇.
测定步骤:取铜含量不超过300微克的酸性分析试液一份,加入盐酸羟胺0.2克,用氨水调节溶液至pH3左右,再加入缓冲溶液10毫升,将此溶液移入分液漏斗中,用铜试剂溶液萃取数次,直至萃取液为无色为止,每次萃取2分钟.合并萃取液在50毫升容量瓶中,容量瓶体积视铜含量而定,用异戊醇稀释到刻度,摇匀后在546毫微米处(或用黄色滤光片)进行光度测定,以异戊醇为比较液.
双环己酮乙二酰二腙(BCO)法
BCO在氨性溶液(pH8-9.5)中与Cu(Ⅱ)反应,生成色泽稳定的蓝色络合物,最大吸收波长位于595毫微米处,摩尔吸收系数为ε595=1.65×104.反应的选择性很好,不超过100倍量的Mn、V、Ti、Mo、W、Nb、Ta和Cr(Ⅵ)无干扰.Cr(Ⅲ)在测定条件下由于生成氢氧化物沉淀,而需要预先氧化为Cr(Ⅵ).在柠檬酸盐存在下500倍过量的Fe(Ⅲ)也无影啊,实验表明2.5克的柠檬酸可以拖蔽200毫克铁.但柠檬酸的总量超过3.5克时对显色已有影响.大量的镍和钴对测定有干扰,使铜发色不完全且色泽稳定性差.一般允许0.2毫克的钴存在.许多阴离子如NO3-,SO42-,Cl-、PO43-和ClO4-对测定无干扰.由于这一方法简便、快速,故应用很广.
BCO法测定铜在国内刊物上已报道过用于钢、磁钢、合金,纯铝和纯镁以及其他有色合金的分析中.
试剂和溶液:
1.BCO溶液 0.5%.取0.5克试剂溶解于100毫升热的(约60℃)50%乙醇水溶液中.试剂若保存期间发生沉淀,可重新加热至沉淀溶解.溶液可稳定1个月以上;2.柠檬酸盐缓冲液 75克柠檬酸溶解于100毫升水中,加入95毫升浓氨水,以水稀至总体积250毫升;3.中性红溶液 0.1%溶液.
测定步骤:取含铜不超过80微克的酸性试液,置于50毫升容量瓶中,加入10毫升缓冲溶液和1滴中性红指示剂,加氨水中和试液至微黄色,并过量2-3滴,用加5毫升BCO而包括其余试剂的同样操作溶液作比较,于595毫微米测量吸光度.