钒在化合物中能以2、3、4、5价等多种价态存在,以五价化合物最稳定.在碱性溶液中呈VO3-无色离子,在强酸介质中以淡黄色的VO2+离子存在,VO2+具两性,pH~4以VO(OH)2沉淀析出,pH~9则溶解.V3+(绿色)、V2+(紫色)呈还原性,它们对于钒的比色测定无实际意义.比色及分光光度法对于分析测定微量钒来说具有很重要的意义,用于钒的比色测定的有机试剂主要有两类,一类是与钒形成有色螯合物;另一类是利用联苯胺、苯胺、二苯胺以及邻苯胺基苯甲酸等,由于这类化合物被氧化成醌式而产生很深的色,可以间接地进行钒的比色测定.我们曾拟订了应用乙二醛双[邻羟基缩苯胺](GBHA)作为显色剂测定微量钒的高选择性方法,在下面将作叙述.另外一些较重要的试剂是N-苯酰苯胲(BPHA)、4-(2-吡啶偶氮)间苯二酚(PAR)和钒试剂(vandox)等.
钒(Ⅴ)与BPHA的络合物根据水相酸度不同呈现不同的颜色,但有实际分析意义的是在2-10N HCl中所形成的难溶于水而易于有机溶剂的紫色络合物.所用有机溶剂不同时,色洋也有区别,在3-5N HCl中,以氯仿萃取,有机相于510-530毫微米处有最大吸收,其摩尔吸收系数在4.5×103左右.方法的选择性较高,如从0.5-2M H2SO4介质中以乙醇和氯仿(1:4)混合溶剂萃取时,Ti(Ⅳ)、Zr(Ⅳ)、Nb(Ⅴ)、W(Ⅵ)、Mo(Ⅵ)等元素的干扰影响可加入磷酸消除,适用于钢铁中钒的测定.也有人建议在2M H2SO4-4M HF介质中,以氯仿萃取,此时大量铌、钽、钛和锆均不干扰.
钒与PAR的络合物灵敏度较高(约3.5×104),但选择性不理想.当有H2O2存在下,PAR-H2O2-V形成组成为1:1:1的红色三元络合物(ε540=1.4×104).在有掩蔽剂(EDTA、F-、柠锰酸盐或酒石酸盐)存在下,该颜色反应的选择性较高,包括Fe(Ⅲ)、Ti(Ⅳ)、Zr(Ⅳ)、Mo(Ⅵ)等在内的许多元素均无干扰,适用于许多复杂试样的分析,如在羟胺存在下,则可以在较高的酸性(0.4N H2SO4)介质中形成PAR-NH2OH-V的三元络合物(ε550=3.0×104),大量的Mo、U、Th、Zr和Ti均无干扰,方法曾用于铀合金中钒的测定.
有关钒的光度分析最近已有一些总结性的文章发表,可供参考.
钒试剂法
钒试剂,即2,2'-二羧基二苯胺:
是1969年才提出用于测定钒的新试剂,其灵敏度、选择性和稳定性均很理想.大多数二苯胺的衍生物虽然都能被钒(Ⅴ)氧化形成有色产物,但受铁(Ⅲ)的干扰影响较大.而钒试剂由于苯环上引入亲电子取代基—COOH,提高了母体的氧化还原电位,有利于试剂选择性的改善.在过量试剂存在下,氧化产物的稳定性随酸度增大而增大,钒(Ⅴ/Ⅳ)联偶电位也随酸度增大而提高(9M H2SO4介质中E°=0.88伏);而铁(Ⅲ/Ⅱ)联偶电位则变化不大,故钒试剂在高酸度下可以克服Fe(Ⅲ)的干扰,甚至可在铁基合金中不作分离而直接测定微量钒.钒试剂与钒(Ⅴ)在12M H2SO4溶剂中,其反应产物于608-612毫微米有最大吸收,其摩尔吸收系数等于2.31×104,灵敏度为0.08微克/毫升.50毫克以下的铁(Ⅲ)、锰(Ⅱ)、镍、钴(Ⅱ)、铜、钼(Ⅵ)和钨(Ⅵ)对测定无干扰;而大于3毫克的铬(Ⅳ)和铌(Ⅴ)以及2倍于钒量的铈(Ⅳ)有影响.钒浓度在5-80微克/25毫升之间遵守Beer定律.我国分析工作者用钒试剂曾测定三氧化二钨中的微量钒(0.0005-0.03%),采用DDTC-氯仿萃取微量钒,以与主要成份分离.
试剂和溶液:
1.钒试剂溶液 0.1%;2.硫酸溶液 9M、12M;3.过氧化氢 30%;4.高锰酸钾 0.1N;5.亚硝酸钠 0.05M;6.脲素 固体.
测定步骤:高温合金和高合金钢中钒的测定:称取0.4-1克试样(视钒量而定)溶解于30毫升王水,加入20毫升9M H2SO4,蒸发至冒SO3白烟.冷却,加入20-30毫升水,1-2滴30%H2O2(还原六价铬),加热至沸,过滤去沉淀,以热水洗数次.收集滤液和洗液于100毫升容量瓶中,加水稀至刻线,摇匀,吸取该溶液2毫升,置于50毫升烧杯中,加0.1N KMnO4溶液至红色3分钟不褪(氧化四价钒).然后滴加0.05M NaNO2至红色褪去,并加入0.3-0.5克脲素.将溶液移入0.2毫升0.1%钒试剂溶液,并最后以12M H2SO4稀至刻线.摇匀,5分钟以后以1厘米比色皿,于610毫微米处测量吸光度,以水为参比液.