一、羅丹明B比色法
羅丹明B又稱玫瑰精B或薔薇紅B。在6N鹽酸介質(zhì)中,氯鎵酸絡(luò)陰離子GaCl4-與羅丹明B生成氯鎵酸羅丹明B有色絡(luò)合物[(RH)GaCl4](R=羅丹明B)。反應(yīng)式如下:
此氯鎵酸羅丹明B有色絡(luò)合物可被苯、氯代苯-四氯化碳、苯-乙醚或甲苯-甲基乙丁酮等混合溶劑定量地萃取。有機(jī)層呈紅紫色,色澤至少在24小時(shí)內(nèi)穩(wěn)定。借此進(jìn)行比色。
鐵(Ⅲ)、鉈(Ⅲ)、金(Ⅲ)、銻(Ⅴ)和鉬(Ⅵ)等均能與羅丹明B生成紅色或紫色的絡(luò)合物。這些絡(luò)合物也能被苯-乙醚(3∶1)混合溶劑萃取,因而干擾鎵的測(cè)定。萃取前加入還原劑三氯化鈦,可將上述干擾元素還原為金屬或低價(jià)狀態(tài),因而不必預(yù)先分離而可直接進(jìn)行鎵的比色測(cè)定。
硝酸根的存在嚴(yán)重影響鎵的測(cè)定。
銅量高時(shí),使有機(jī)層染上很深的紫色,干擾測(cè)定。如含銅量大于1%時(shí),應(yīng)預(yù)先分離。
金、鐵、鉈、銻、錫以及鉬的含量超過(guò)本法允許量時(shí)(根據(jù)試驗(yàn):在5毫升溶液中允許24毫克鐵(Ⅲ)、20毫克銻(Ⅴ)、10毫克鉬(Ⅵ)以及1毫克錫等存在),需預(yù)先在三氯化鈦存在下,用乙酸丁酯或乙醚萃取氯化鎵而與大量干擾元素分離,然后再進(jìn)行鎵的測(cè)定。
(一)試劑
三氯化鈦溶液 15% 試劑應(yīng)紫色清亮,無(wú)沉淀,可以直接使用。如試劑不純凈應(yīng)以鋅汞齊進(jìn)行處理,方法如下將:
鋅汞齊的制備 取純鋅粒(或純鋅片)200~300克,置于燒杯中,用5%硫酸(或鹽酸)洗滌4~5次,再用水洗凈。加入飽和氯化汞溶液浸泡15分鐘以上,將溶液棄去,用水洗凈。
將三氯化鈦溶液倒入放有鋅汞齊的燒杯中,攪勻。放置過(guò)夜,次日使用。也可將鋅汞齊移入100毫升滴定管中,倒入三氯化鈦溶液,放置30分鐘后,放出使用。
羅丹明B溶液 0.5% 稱取0.5克羅丹明B溶于100毫升6N鹽酸中。
苯-乙醚混合溶劑 三份苯與一份乙醚混合(由于乙醚中常含有過(guò)氧化物而破壞羅丹明B,可按下法處理:于分液漏斗中加入6N鹽酸25毫升、無(wú)水亞硫酸鈉0.6克,加入乙醚65毫升萃取1分鐘,分層后棄去水相,將乙醚儲(chǔ)存于棕色瓶中)。
鎵標(biāo)準(zhǔn)溶液 稱取0.1000克純金屬鎵,低溫加熱溶于6N鹽酸中,并放入一根鉑絲與鎵接觸以促使溶解。待完全溶解后,用6N鹽酸洗出鉑絲,冷卻后,移入1000毫升容量瓶中,用6N鹽酸稀釋至刻度,搖勻。此溶液1毫升含100微克鎵。
或稱取0.1000克純金屬鎵,溶于10毫升王水中,置于水浴上蒸干。加鹽酸少許再在水浴上蒸干,并重復(fù)一次,以除去殘留的硝酸。干涸物用6N鹽酸溶解并移入1000毫升容量瓶中,以6N鹽酸稀釋至刻度,搖勻。
或稱取純?nèi)趸?.1344克,置于燒杯中,加6N鹽酸20~30毫升,于水浴上加熱至完全溶解后,取下冷卻。用6N鹽酸稀釋至刻度,搖勻。
移取上述溶液,分別用6N鹽酸配制每毫升含10微克和1微克鎵的標(biāo)準(zhǔn)溶液。
(二)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
取含0、1、2、3、……10微克鎵的標(biāo)準(zhǔn)溶液,分別置于25毫升帶塞比色管中,用6N鹽酸稀釋至10毫升。再加濃鹽酸1毫升、15%三氯化鈦溶液1毫升,搖勻。放置5分鐘,加入0.5%羅丹明B溶液2毫升,搖勻。準(zhǔn)確加入苯-乙醚(1∶3)混合溶劑6毫升,萃取1~1.5分鐘,靜置分層后,用干燥玻璃吸光小心吸取有機(jī)層放入1厘米比色杯內(nèi),以試劑空白作參比,于562毫微米處測(cè)量其吸光度,并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
(三)分析手續(xù)
堿熔法:
稱取0.5~1克試樣,置于鎳或銀坩堝中,加入2~3克氫氧化鈉,于650~700°熔融分解。熔融物用熱水浸提,洗出坩堝,用鹽酸緩慢中和至氫氧化物沉淀溶解并過(guò)量數(shù)毫升。在低溫電熱板上蒸發(fā)至干,攪拌使硅酸脫水,取下冷卻。用6N鹽酸溶解并移入50毫升容量瓶中,以6N鹽酸稀釋至刻度,搖勻,放置澄清。
酸溶法:
稱取0.5~1克試樣,置于鉑坩堝中,加入1∶1硫酸0.5毫升、氫氟酸10~15毫升,加熱分解試樣,蒸發(fā)至冒三氧化硫白煙。如試樣已分解完全,則直接用6N鹽酸稀釋。如仍有未分解殘?jiān)瑒t加熱至三氧化硫白煙冒盡。取下,加入焦硫酸鉀3~4克,于700°熔融至清亮為止。冷后,置于燒杯中,用熱的6N鹽酸提取并洗出坩堝,移入50毫升容量瓶中,冷卻,以6N鹽酸稀釋至刻度,搖勻。
吸取上述制備溶液10毫升,置于25毫升帶塞比色管中,加入濃鹽酸1毫升、15%三氯化鈦溶液1毫升,搖勻。放置5分鐘,加入0.5%羅丹明B溶液2毫升,搖勻,以下按標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制手續(xù)進(jìn)行萃取比色。
二、萃取分離-丁基羅丹明B比色法
丁基羅丹明B又稱羅丹明5B(C32H39O3N2Cl,分子量535.11),其結(jié)構(gòu)式如下:
在鹽酸介質(zhì)中,三價(jià)鎵與丁基羅丹明B生成氯鎵酸丁基羅丹明B,此絡(luò)合物可被苯、甲苯、苯-乙酸丁酯(5∶1)所萃取,有機(jī)層為玫瑰紫色。反應(yīng)十分靈敏,能檢出0.005微克鎵/毫升,其靈敏度比羅丹明B測(cè)定鎵約大三倍以上。有機(jī)層顏色相當(dāng)穩(wěn)定,至少在10小時(shí)以內(nèi)無(wú)變化。
鎵和丁基羅丹明B的苯溶液,在紫外光的作用下,能產(chǎn)生桔黃色的熒光,因此也可進(jìn)行熒光測(cè)定,并別具有更高的靈敏度。
測(cè)定條件以5~7N鹽酸酸度最適宜。小于5N的酸度則空白顏色很深;大于7N的酸度則鎵的絡(luò)合物顏色顯著地減弱。
在三氯化鈦存在下,一般礦石中可能存在的鋁、金、鉬、鉻、錳、砷、汞、鎘、鍺、銦和磷等不妨礙測(cè)定。硒、碲和鎢經(jīng)三氯化鈦還原后,析出單體沉淀或形成鎢藍(lán),但不影響萃取比色測(cè)定鎵。干擾鎵測(cè)定的元素主要是鉈、釩、銅、錫、銻和鐵,必須預(yù)先分離。
用乙酸丁酯從6N鹽酸介質(zhì)中萃取氯化鎵,萃取率可達(dá)98%以上。有機(jī)層中鎵可定量被水反萃取。以三氯化鈦?zhàn)鬟€原劑,經(jīng)一次萃取,50毫克的鐵、銅;20毫克的釩、銻和30微克的鉈,均能完全分離,唯錫的干擾不能消除,萃取后對(duì)鎵產(chǎn)生負(fù)干擾。用鹽酸蒸干除硅的過(guò)程中,錫以四氯化錫狀態(tài)能全部揮發(fā)除去。
本法適用于含0.00002%~0.05%鎵的測(cè)定。
(一)試劑
鎵標(biāo)準(zhǔn)溶液 1毫升含1微克鎵。
丁基羅丹明B 0.1% 6N鹽酸溶液(用時(shí)配制)。
丁基羅丹明B的合成方法 取羅丹明B25克置于燒杯中,加水100毫升,于低溫加熱溶解,過(guò)濾。濾液在不斷攪拌下加入12.5%氫氧化鈉溶液100毫升,煮沸。取下冷卻,過(guò)濾。將羅丹明鈉鹽沉淀置于空氣中干燥,然后將其置于500毫升錐形瓶中,瓶口插上直立的回流冷凝器,加入54毫升溴丁烷(C4H9Br,沸點(diǎn)101.6°)和200毫升正丁醇(C4H9OH,沸點(diǎn)116~118°),用酒精燈加熱10~12小時(shí)。將溶液轉(zhuǎn)入瓷皿中,于水浴上加熱除去過(guò)量的溴丁烷和正丁醇,然后置于烘箱中在150~160°干燥,備用。
(二)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
取含0、0.2、0.4、0.6、0.8、……5.0微克鎵的標(biāo)準(zhǔn)溶液,分別置于25毫升帶塞比色管中,用6N鹽酸稀釋至5毫升。加入15%三氯化鈦溶液6滴,準(zhǔn)確加入苯5毫升及0.1%丁基羅丹明B溶液1毫升,萃取1分鐘。待分層后,用1厘米比色杯,于560毫微米處測(cè)量吸光度,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
(三)分析手續(xù)
試樣的分解與羅丹明B比色法相同。分取澄清溶液5或10毫升,置于分液漏斗中(如分取5毫升,則補(bǔ)加6N鹽酸5毫升)。滴加15%三氯化鈦至溶液為紫色,再過(guò)量3~5滴,放置20~30分鐘。加乙酸丁酯10毫升,萃取1分鐘,分層后棄去水相。加6N鹽酸5~7毫升振蕩20~30秒鐘洗滌一次。于有機(jī)相中加水15毫升,振蕩萃取1分鐘。水相放入光滑的30毫升瓷坩堝中,在水浴上蒸干。冷卻后,準(zhǔn)確加入6N鹽酸3毫升,放置2小時(shí)以上,溶液移入25毫升帶塞比色管中,用6N鹽酸2毫升分兩次洗滌坩堝,合并于比色管中。加15%三氯化鈦溶液6滴、苯5毫升、0.1%丁基羅丹明B溶液1毫升,以下按標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制手續(xù)進(jìn)行萃取比色。