锆在化合物中均呈四价,它的化学性质接近于钛,锆离子在pH1-1.5时水解生成Zr(OH)4沉淀,氢氧化锆无两性.比色测定锆的方法,大约在20年前均用茜素S法,近年来该方法虽还在应用,但其他灵敏方法也已陆续出现.如具有高灵敏度的偶氮胂Ⅲ法,以及邻苯二酚紫法、二甲酚橙法等等.
铪的化学性质与锆很近似,且常与锆伴生在化合物中,故锆的测定方法,也适用于铪.
二甲酚橙法
二甲酚橙的结构式为:
它在酸性溶液中与锆离子形成可溶于水的深红色络合物,络合物颜色深度与酸的性质和浓度有关,在0.5-1N高氯酸或0.5-0.8N盐酸介质中颜色最深.试剂及其锆络合物的吸收曲线如图Ⅷ-37所示.
由图可知,络合物在535毫微米处有一最大吸收,此时的摩尔吸收系数为3.5×104.而试剂在此介质中在440毫微米处有一较弱的吸收峰.
应用此法测定锆时,氟化物、磷酸盐,草酸盐等阴离子有干扰.此外大量的Bi、Sn(Ⅱ)、Mo和Nb亦干扰测定;5毫克Fe(Ⅱ)、5毫克Al、1毫克Ti、0.5毫克Th则不干扰测定;有Fe(Ⅲ)存在时需预先还原为Fe(Ⅱ).此方法曾用来测定铌合金、矿石、钢、食盐等等对象中的锆含量.
试剂和溶液:
1.二甲酚橙 0.05%水溶液;2.锆标准溶液 1毫克/毫升Zr.称取3.9克氯氧化锆 ZrOCl2·8H2O 溶解于2N HCl中,并用此盐酸在容量瓶中稀释至1升.用重量法标定其准确浓度后,再用上述浓度的盐酸稀释至1毫克/毫升Zr.制作标准曲线时再根据需要用1N HCl或HNO3进行稀释;3.高氯酸 0.8N溶液;4.盐酸 0.6N溶液;5.抗坏血酸 1%新鲜配制的溶液.
测定步骤:取含锆分析试液一份加氢氧化钠使Zr(OH)4沉淀析出,经过滤洗涤后溶于热的王水或盐酸(2N)中;倘为固体试样则称取一定重量样品与苏打一起熔融,熔融物冷却后用水浸出井留下含有Zr(OH)4的沉淀,再将Zr(OH)4溶于热的2N高氯酸或盐酸中,待此溶液冷却后稀释至其高氯酸或盐酸浓度应为0.8±0.1或0.6±0.1N为止.
含锆量不超过20微克的上述溶液一份置于50毫升容量瓶中,加入1毫升抗坏血酸(为了将Fe(Ⅲ)还原为Fe(Ⅱ))、2毫升二甲酚橙溶液,再用0.8N高氯酸或0.6N盐酸稀释至刻度,摇匀后放置10分钟,在535毫微米处(或用黄绿色滤光片)进行光度测定.以空白溶液为对照.
偶氮胂Ⅲ法
锆与偶氮胂Ⅲ在强酸性(2-10N HCl)介质中形成水溶性的绿色络合物.在这样高酸度的溶液中锆不至于发生水解和聚合作用,故得重现性很好的结果.
方法的灵敏度与介质的酸度关系极大,在9-10N HCl介质中,得到的颜色强度最大,降低HCl浓度,颜色强度也降低,在2-4N HCl溶液中,吸光度仅为9-10N HCl中的1/3-1/2,在高浓度盐酸介质中Zr与试剂生成1:2的络合物,随着溶液酸度的降低,转变为1:1的络合物.要得到准确的结果必须保持所有比色溶液中HCl浓度是一致的.
锆与偶氮胂Ⅲ的络合物在9N HCl中摩尔吸收系数ε665=1.2×105,在络合物最大吸收波长(665毫微米)下,试剂本身的吸收很低.因此偶氮胂Ⅲ法是现有测定锆的最灵敏方法.
除钍和铀(Ⅳ)对本法有严重干扰以外,大多数其他金属都不影响或影响不大.许多材料的分析,往往可在分解试样以后的溶液中直接测定锆,如锆的含量太低时,可以用钛为载体进行富集,钛甚至过量1000倍量存在时对锆与偶氮胂Ⅲ的反应也无影响.硫酸根和磷酸根对测定无干扰,F-和草酸根则不应存在.
试剂和溶液:
1.偶氮胂Ⅲ 0.05%水溶液;2.锆标准溶液 同二甲酚橙法.
测定步骤:取含Zr不超过40微克的分析试液置于50毫升容量瓶中,加入4毫升偶氮胂Ⅲ,37毫升浓盐酸,用水稀至刻度,摇匀,于665毫米测量吸光度.以空白试验溶液为参比液.