鋯在化合物中均呈四價,它的化學性質接近于鈦,鋯離子在pH1-1.5時水解生成Zr(OH)4沉淀,氫氧化鋯無兩性.比色測定鋯的方法,大約在20年前均用茜素S法,近年來該方法雖還在應用,但其他靈敏方法也已陸續(xù)出現(xiàn).如具有高靈敏度的偶氮胂Ⅲ法,以及鄰苯二酚紫法、二甲酚橙法等等.
鉿的化學性質與鋯很近似,且常與鋯伴生在化合物中,故鋯的測定方法,也適用于鉿.
二甲酚橙法
二甲酚橙的結構式為:
它在酸性溶液中與鋯離子形成可溶于水的深紅色絡合物,絡合物顏色深度與酸的性質和濃度有關,在0.5-1N高氯酸或0.5-0.8N鹽酸介質中顏色最深.試劑及其鋯絡合物的吸收曲線如圖Ⅷ-37所示.
由圖可知,絡合物在535毫微米處有一最大吸收,此時的摩爾吸收系數(shù)為3.5×104.而試劑在此介質中在440毫微米處有一較弱的吸收峰.
應用此法測定鋯時,氟化物、磷酸鹽,草酸鹽等陰離子有干擾.此外大量的Bi、Sn(Ⅱ)、Mo和Nb亦干擾測定;5毫克Fe(Ⅱ)、5毫克Al、1毫克Ti、0.5毫克Th則不干擾測定;有Fe(Ⅲ)存在時需預先還原為Fe(Ⅱ).此方法曾用來測定鈮合金、礦石、鋼、食鹽等等對象中的鋯含量.
試劑和溶液:
1.二甲酚橙 0.05%水溶液;2.鋯標準溶液 1毫克/毫升Zr.稱取3.9克氯氧化鋯 ZrOCl2·8H2O 溶解于2N HCl中,并用此鹽酸在容量瓶中稀釋至1升.用重量法標定其準確濃度后,再用上述濃度的鹽酸稀釋至1毫克/毫升Zr.制作標準曲線時再根據(jù)需要用1N HCl或HNO3進行稀釋;3.高氯酸 0.8N溶液;4.鹽酸 0.6N溶液;5.抗壞血酸 1%新鮮配制的溶液.
測定步驟:取含鋯分析試液一份加氫氧化鈉使Zr(OH)4沉淀析出,經過濾洗滌后溶于熱的王水或鹽酸(2N)中;倘為固體試樣則稱取一定重量樣品與蘇打一起熔融,熔融物冷卻后用水浸出井留下含有Zr(OH)4的沉淀,再將Zr(OH)4溶于熱的2N高氯酸或鹽酸中,待此溶液冷卻后稀釋至其高氯酸或鹽酸濃度應為0.8±0.1或0.6±0.1N為止.
含鋯量不超過20微克的上述溶液一份置于50毫升容量瓶中,加入1毫升抗壞血酸(為了將Fe(Ⅲ)還原為Fe(Ⅱ))、2毫升二甲酚橙溶液,再用0.8N高氯酸或0.6N鹽酸稀釋至刻度,搖勻后放置10分鐘,在535毫微米處(或用黃綠色濾光片)進行光度測定.以空白溶液為對照.
偶氮胂Ⅲ法
鋯與偶氮胂Ⅲ在強酸性(2-10N HCl)介質中形成水溶性的綠色絡合物.在這樣高酸度的溶液中鋯不至于發(fā)生水解和聚合作用,故得重現(xiàn)性很好的結果.
方法的靈敏度與介質的酸度關系極大,在9-10N HCl介質中,得到的顏色強度最大,降低HCl濃度,顏色強度也降低,在2-4N HCl溶液中,吸光度僅為9-10N HCl中的1/3-1/2,在高濃度鹽酸介質中Zr與試劑生成1:2的絡合物,隨著溶液酸度的降低,轉變?yōu)?:1的絡合物.要得到準確的結果必須保持所有比色溶液中HCl濃度是一致的.
鋯與偶氮胂Ⅲ的絡合物在9N HCl中摩爾吸收系數(shù)ε665=1.2×105,在絡合物最大吸收波長(665毫微米)下,試劑本身的吸收很低.因此偶氮胂Ⅲ法是現(xiàn)有測定鋯的最靈敏方法.
除釷和鈾(Ⅳ)對本法有嚴重干擾以外,大多數(shù)其他金屬都不影響或影響不大.許多材料的分析,往往可在分解試樣以后的溶液中直接測定鋯,如鋯的含量太低時,可以用鈦為載體進行富集,鈦甚至過量1000倍量存在時對鋯與偶氮胂Ⅲ的反應也無影響.硫酸根和磷酸根對測定無干擾,F(xiàn)-和草酸根則不應存在.
試劑和溶液:
1.偶氮胂Ⅲ 0.05%水溶液;2.鋯標準溶液 同二甲酚橙法.
測定步驟:取含Zr不超過40微克的分析試液置于50毫升容量瓶中,加入4毫升偶氮胂Ⅲ,37毫升濃鹽酸,用水稀至刻度,搖勻,于665毫米測量吸光度.以空白試驗溶液為參比液.