硼的光度測定僅利用三價硼的化合物.三價硼的陽離子(B3+或BO+)與醇類、酚類以及其他許多有機染料形成絡合物的特性,在硼的分析化學中占有重要的地位.陽離子與負電性的配位體(X)形成絡陰離子(如B(OH)X3-及BX4-等)的性質(zhì),是以三元絡合物形式測定硼的基礎(chǔ).
硼的光度測定,按其顯色操作方式,可分為蒸干發(fā)色法、濃硫酸溶液發(fā)色法、三元絡合物萃取光度法和水溶液中發(fā)色法四種.所有各類方法都是以有機試劑作為顯色劑的.
蒸干發(fā)色法主要有姜黃法,其靈敏度最高,在理想條件摩爾吸收系數(shù)達ε550=1.8×105.姜黃法的實際靈敏度和結(jié)果的重現(xiàn)性取決于姜黃的質(zhì)量以及準確遵守其操作條件.濃硫酸溶液中發(fā)色法,主要采用α-羥基蒽醌和α-氨基蒽醌類染料作為顯色劑,已研究過的試劑品種達數(shù)十種之多,較常用的是醌茜素、胭脂紅酸,二蒽醌亞胺和1-羥基-4-對甲苯氨基蒽醌(HPTA).其中以二蒽醌亞胺和HPTA在我國應用較為普遍.二蒽醌亞胺是蒽醌類染料測硼靈敏度最高的試劑之一(ε630=1.92×104),HPTA則是在硫酸濃度較低(28N)的條件下可與硼顯色的試劑.
以三元絡合物形式的萃取光度法,最常見的是以BF4-與次甲基藍反應,用二氯乙烷萃取的方法,此法在國內(nèi)也常用.該法的選擇性和靈敏度都相當高,操作條件也較為方便,因此實際應用很廣.
硼在水溶液中發(fā)色的方法,由于靈敏度低,顯得并不重要.關(guān)于硼的各種光度分析方法的評價,我們已有過介紹.
由于硼是我國的富有資源之一,其在工業(yè)上的應用價值已日益明量顯,因此為適用微量硼的測定,我國分析工作者對各種硼的光度測定方法作過廣泛的研究,提出了許多簡便、快速的方法.例如,原來的姜黃法采用蒸干發(fā)色,操作麻煩費時,經(jīng)改用在H2SO4-CH3COOH介質(zhì)中顯色以后,分析時間大為縮短.
二蒽醌亞胺法
1,1-二蒽醌亞胺與硼在濃硫酸介質(zhì)中以克分子比1:1參加反應,組成如下絡合物:
反應適宜的硫酸濃度為30-33N.有些使用單位指出,使用工業(yè)硫酸反而比用試劑級硫酸更好,原因是前者硼的污染輕,空白值低,這與一般試劑級硫酸生產(chǎn)過程中接觸含硼容器的機會有關(guān).二蒽醌亞胺與硼的顯色反應速度很慢,100℃時需1小時以上,80℃時需4-5小時.實踐表明發(fā)色可在恒溫烘箱中加熱,于100±2℃恒溫35-45分鐘,便能得到穩(wěn)定結(jié)果,恒溫烘箱的溫度易于控制,且一次可同時發(fā)色幾十個樣品,這對大量樣品的分析尤為方便.
二蒽醌亞胺法選擇性高,在100毫升顯色液中,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均無干擾.如用于一般鋼鐵中測定硼,可以不做任何分離而直接發(fā)色.本身有顏色的金屬離子如:Cr、Ni、Cu量大時可用試樣空白予以扣除.
試劑與溶液:
1.二蒽醌亞胺 稱取150毫克試劑溶于500毫升濃H2SO4中,可直接用原來盛H2SO4的瓶子盛置.放置暗處,并避免吸潮.試劑穩(wěn)定數(shù)個月以上;2.硼標準液 10微克/毫升,稱取優(yōu)級純硼酸57.2毫克溶于水,于量瓶中稀至1000毫升,搖勻后轉(zhuǎn)入塑料瓶中貯存?zhèn)溆茫?.硫酸溶液 1:4.
測定步驟(鋼鐵中的硼):稱取鋼鐵試樣1克,加1:4H2SO4150毫升,加熱溶解,冷卻,于50毫升量瓶中用水稀至刻度(如要測定酸不溶硼,則用定量濾紙過濾,濾液稀至50毫升,濾紙上的沉淀用水洗凈,供測定酸不溶硼).靜置,使沉淀下降,吸上層清液4毫升置于125毫升干燥的GG-17錐形瓶中,用吸管加入二蒽醌亞胺溶液20毫升,搖勻,置于帶鼓風的恒溫烘箱中于100℃±2℃恒溫45分鐘,冷卻,顯色液于620毫微米處,用2厘米比色皿,以試劑為比較測量吸光度.應以不含硼的鋼鐵試樣進行空白試驗.
次甲基藍法
硼在酸性介質(zhì)中與氫氟酸反應形成BF4-:
HBO2+4HF ?BF4-+H++2H2O(pH<3.2)
HBO2+4F-+3H+ ?BF4-+2H2O(pH>3.2)
然后BF4-與次甲基藍形成離子締合物,為有機溶劑所萃取:
以1,2-二氯乙烷為溶劑,絡合物的最大吸收波長在657毫微米(見圖Ⅷ-12),其摩爾吸收系數(shù)隨操作條件的變化,往往測得的值不一樣.曾報道ε=1.6×105.而一般達不到該靈敏度,這與許多因素有關(guān),主要是BF4-的形成條件和萃取條件的控制.
次甲基藍法測定硼,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-無干擾,Al、Fe(Ⅲ)、Be、Si無影響,Cr(Ⅵ)少量時可用硫酸亞鐵銨還原消除干擾.
試劑與溶液:
1.次甲基藍 0.001M,取0.3739克試劑溶于水稀至1000毫升;2.氫氟酸;3.1、2-二氯乙烷.
測定步驟:取試樣水溶液20毫升(硼3微克以下)加HF5毫升,定溫放置40分鐘(或水浴中加熱5分鐘),加水稀至總體積50毫升.加入5.0毫升次甲基藍溶液,搖勻,加25.0毫升二氯乙烷劇烈振搖萃取,靜置10分鐘,分出有機相,并轉(zhuǎn)入另一分液屬斗中,加10毫升振搖,15分鐘后分出有機相,經(jīng)干濾紙過濾,以試劑為比較,于657毫微米附近測量吸光度.