釩在化合物中能以2、3、4、5價(jià)等多種價(jià)態(tài)存在,以五價(jià)化合物最穩(wěn)定.在堿性溶液中呈VO3-無(wú)色離子,在強(qiáng)酸介質(zhì)中以淡黃色的VO2+離子存在,VO2+具兩性,pH~4以VO(OH)2沉淀析出,pH~9則溶解.V3+(綠色)、V2+(紫色)呈還原性,它們對(duì)于釩的比色測(cè)定無(wú)實(shí)際意義.比色及分光光度法對(duì)于分析測(cè)定微量釩來(lái)說(shuō)具有很重要的意義,用于釩的比色測(cè)定的有機(jī)試劑主要有兩類(lèi),一類(lèi)是與釩形成有色螯合物;另一類(lèi)是利用聯(lián)苯胺、苯胺、二苯胺以及鄰苯胺基苯甲酸等,由于這類(lèi)化合物被氧化成醌式而產(chǎn)生很深的色,可以間接地進(jìn)行釩的比色測(cè)定.我們?cè)鴶M訂了應(yīng)用乙二醛雙[鄰羥基縮苯胺](GBHA)作為顯色劑測(cè)定微量釩的高選擇性方法,在下面將作敘述.另外一些較重要的試劑是N-苯酰苯胲(BPHA)、4-(2-吡啶偶氮)間苯二酚(PAR)和釩試劑(vandox)等.
釩(Ⅴ)與BPHA的絡(luò)合物根據(jù)水相酸度不同呈現(xiàn)不同的顏色,但有實(shí)際分析意義的是在2-10N HCl中所形成的難溶于水而易于有機(jī)溶劑的紫色絡(luò)合物.所用有機(jī)溶劑不同時(shí),色洋也有區(qū)別,在3-5N HCl中,以氯仿萃取,有機(jī)相于510-530毫微米處有最大吸收,其摩爾吸收系數(shù)在4.5×103左右.方法的選擇性較高,如從0.5-2M H2SO4介質(zhì)中以乙醇和氯仿(1:4)混合溶劑萃取時(shí),Ti(Ⅳ)、Zr(Ⅳ)、Nb(Ⅴ)、W(Ⅵ)、Mo(Ⅵ)等元素的干擾影響可加入磷酸消除,適用于鋼鐵中釩的測(cè)定.也有人建議在2M H2SO4-4M HF介質(zhì)中,以氯仿萃取,此時(shí)大量鈮、鉭、鈦和鋯均不干擾.
釩與PAR的絡(luò)合物靈敏度較高(約3.5×104),但選擇性不理想.當(dāng)有H2O2存在下,PAR-H2O2-V形成組成為1:1:1的紅色三元絡(luò)合物(ε540=1.4×104).在有掩蔽劑(EDTA、F-、檸錳酸鹽或酒石酸鹽)存在下,該顏色反應(yīng)的選擇性較高,包括Fe(Ⅲ)、Ti(Ⅳ)、Zr(Ⅳ)、Mo(Ⅵ)等在內(nèi)的許多元素均無(wú)干擾,適用于許多復(fù)雜試樣的分析,如在羥胺存在下,則可以在較高的酸性(0.4N H2SO4)介質(zhì)中形成PAR-NH2OH-V的三元絡(luò)合物(ε550=3.0×104),大量的Mo、U、Th、Zr和Ti均無(wú)干擾,方法曾用于鈾合金中釩的測(cè)定.
有關(guān)釩的光度分析最近已有一些總結(jié)性的文章發(fā)表,可供參考.
釩試劑法
釩試劑,即2,2'-二羧基二苯胺:
是1969年才提出用于測(cè)定釩的新試劑,其靈敏度、選擇性和穩(wěn)定性均很理想.大多數(shù)二苯胺的衍生物雖然都能被釩(Ⅴ)氧化形成有色產(chǎn)物,但受鐵(Ⅲ)的干擾影響較大.而釩試劑由于苯環(huán)上引入親電子取代基—COOH,提高了母體的氧化還原電位,有利于試劑選擇性的改善.在過(guò)量試劑存在下,氧化產(chǎn)物的穩(wěn)定性隨酸度增大而增大,釩(Ⅴ/Ⅳ)聯(lián)偶電位也隨酸度增大而提高(9M H2SO4介質(zhì)中E°=0.88伏);而鐵(Ⅲ/Ⅱ)聯(lián)偶電位則變化不大,故釩試劑在高酸度下可以克服Fe(Ⅲ)的干擾,甚至可在鐵基合金中不作分離而直接測(cè)定微量釩.釩試劑與釩(Ⅴ)在12M H2SO4溶劑中,其反應(yīng)產(chǎn)物于608-612毫微米有最大吸收,其摩爾吸收系數(shù)等于2.31×104,靈敏度為0.08微克/毫升.50毫克以下的鐵(Ⅲ)、錳(Ⅱ)、鎳、鈷(Ⅱ)、銅、鉬(Ⅵ)和鎢(Ⅵ)對(duì)測(cè)定無(wú)干擾;而大于3毫克的鉻(Ⅳ)和鈮(Ⅴ)以及2倍于釩量的鈰(Ⅳ)有影響.釩濃度在5-80微克/25毫升之間遵守Beer定律.我國(guó)分析工作者用釩試劑曾測(cè)定三氧化二鎢中的微量釩(0.0005-0.03%),采用DDTC-氯仿萃取微量釩,以與主要成份分離.
試劑和溶液:
1.釩試劑溶液 0.1%;2.硫酸溶液 9M、12M;3.過(guò)氧化氫 30%;4.高錳酸鉀 0.1N;5.亞硝酸鈉 0.05M;6.脲素 固體.
測(cè)定步驟:高溫合金和高合金鋼中釩的測(cè)定:稱(chēng)取0.4-1克試樣(視釩量而定)溶解于30毫升王水,加入20毫升9M H2SO4,蒸發(fā)至冒SO3白煙.冷卻,加入20-30毫升水,1-2滴30%H2O2(還原六價(jià)鉻),加熱至沸,過(guò)濾去沉淀,以熱水洗數(shù)次.收集濾液和洗液于100毫升容量瓶中,加水稀至刻線,搖勻,吸取該溶液2毫升,置于50毫升燒杯中,加0.1N KMnO4溶液至紅色3分鐘不褪(氧化四價(jià)釩).然后滴加0.05M NaNO2至紅色褪去,并加入0.3-0.5克脲素.將溶液移入0.2毫升0.1%釩試劑溶液,并最后以12M H2SO4稀至刻線.搖勻,5分鐘以后以1厘米比色皿,于610毫微米處測(cè)量吸光度,以水為參比液.