氟在化合物中常呈负一价,氟气是已知的最强的氧化剂,它与水作用被还原为HF.F-离子能与许多金属(如Ba、Mg、Ce、Th等)生成难溶性的氟化物,也能与许多金属离子形成氟络合物(如Si、B、Al、Fe、La、Zr、Be等元素的离子).氟的间接光度测定法,便是利用上述金属离子与F-离子生成稳定络合物的反应,以使这些金属离子原形成的有色络合物颜色减退,按其退色程度来测定氟的含量,铬菁R-锆法是这类间接法中灵敏度较高,应用较普通的方法.因锆的氟络合物是各种金属与氟络合物中最稳定的一种,而锆与铬菁R的颜色反应灵敏度也高(ε527.5=1.0×104),选择性好.
氟的直接光度测定法比间接法出现要晚得多,1958年有人在研究络合滴定金属指示剂时,偶然发现茜素络合腙(ALC)的铈络合物,与F-反应时非但不退色,而且颜色由红转变为蓝色.通过进一步研究,以此建立了氟的直接光度测定法.该蓝色络合物实际上是ALC:Ce:F=1:1:1的混合配位体络合物,反应如下进行:
上述络合物中的铈也可以用La(Ⅲ)代替.如果右边络合物中剩下的一分子以配位键结合的H2O,再为二乙基苯胺分子所取代时,则该络合物可为有机溶剂(如异戊醇)所萃取.在有机相中作光度测定,灵敏度可以进一步得到提高.
下面介绍适于有机化合物中氟的测定的两种方法:
磺基水杨酸铁(Ⅲ)法
在酸性介质中(pH2.5-3),铁(Ⅲ)与磺基水杨酸形成络合比为1:1的红紫络合物:
在中性和氨性介质中,络合比则分别为1:2和1:3.当溶液中加入氟离子时,由于无色的氟铁(Ⅲ)络合物的形成而使溶液的红紫退去,此方法的灵敏度不很高,但适宜用来测定含氟量较高的对象.λ最大=500毫微米,其摩尔吸收系数为2.0×102,测定时介质酸度用一氯醋酸缓冲液来控制.此外,倘不用磺基水杨酸时,也可用水杨酸作为替代者.
试剂和溶液:
1.磺基水杨酸溶液 称取磺基水杨酸0.95克(含结晶水,不含结晶水则称0.82克)溶解在少量水中后稀释到100毫升;2.铁(Ⅲ)溶液 将0.30克Fe(NO3)3溶解在含有0.5毫升浓HClO4的少量水中,在搅拌下稀释至100毫升;3.一氯乙酸缓冲液(pH2.85-2.9) 称取一氯乙酸18.90克,溶解在100毫升1N NaOH溶液中,用水稀释至1升;4.磺基水杨酸铁试剂 取20毫升磺基水杨酸溶液,40毫升铁(Ⅲ)溶液及2.8毫升1N NaOH溶液相互混和之,再加入一氯乙酸缓冲液至100毫升,放置5小时后使用.溶液在10天内有效;5.氟标准溶液 含F-1毫克/毫升.称取经400℃灼烧过的氟化钠2.2100克溶解于水中后稀释至1升.测定时根据需要再稀释.
测定步骤:在50毫升容量瓶中先加入25毫升一氯乙酸缓冲液和5毫升磺基水杨酸铁试剂.然后加入(通常用蒸馏方法)含氟量不大于1.5毫克的试样,用水稀释至刻度,在500毫微米处(或用绿色滤光片)测定溶液的颜色变化,测定时可用水作为比较溶液.
茜素络合腙法
茜素络合腙与La(Ⅲ)在pH4-6乙酸盐缓冲溶液中形成红色络合物,当加入微碱性的含氟溶液时刚转变成蓝色络合物.该络合物在水溶液中的最大吸收波长在620毫微米,相应波长的摩尔吸收系数ε=1.1×104.若以含有N,N-二乙基苯胺的异戊醇萃取ALC-La-F络合物时,光吸收曲线如图Ⅷ-17所示.最大吸收位于580毫微米,摩尔吸收系数约2.4×104.本法测定氟,其特点是对其他阴离子的允许存在量较大.若以萃取法测定,对于5微克氟的测定,0.5毫克NO3-、50微克PO43-、10毫克Cl-,0.5微克Ca,10微克Mg和0.5微克NH4无干扰.Al、Ca、Pb、Zn、Mo(Ⅵ)、Fe、Mn(Ⅱ)存在时造成误差.
试剂和溶液:
1.ALC溶液 0.01M.取0.1925克试剂加少量水,摇混再加少量1N NaOH溶液溶解,然后加入乙酸钠(CH3COONa·3H2O)0.125克,以稀HCl调节至pH5,加水稀至500毫升;2.镧溶液 0.001M.取氧化镧3.258克以少量盐酸溶解,加水至500毫升(配成母液0.02M),使用时再取母液25毫升,用乙酸和乙酸钠调节pH约5,加水至500毫升;3.缓冲溶液A(pH4.4) 乙酸钠(三水盐)110克溶于约800毫升水中,加冰醋酸98毫升,加水至1升;4.缓冲溶液B(pH4.4) 乙酸钠(三水盐)65克溶于800毫升水中,加冰醋酸55毫升,加水至1升;5.萃取溶剂 含N,N'-二乙基苯胺5%的异戊醇溶液(体积百分浓度).
测定步骤:取含氟0.5-10微克的中性或弱碱性溶液,置于100毫升分液漏斗中,加入ALC溶液3毫升,加缓冲溶液A3毫升,丙酮8毫升,激烈摇荡,加镧溶液3毫升,加水约50毫升,放置10分钟后,准确加入10毫升N,N-二乙基苯胺的异戊醇溶液,激烈摇荡3分钟.然后加入缓冲溶液B50毫升,摇荡30秒,静置10分钟以后,弃去水相,有机相置于比色皿中,以上述同样操作的试剂空白做参比液,于580毫微米测量吸光度.