EDTA分光光度法测定铜金粉中的高含量铜

第13卷第6期粉末冶金材料科学与工程2008年12月Vol.13No.6MaterialsScienceandEngineeringofPowderMetallurgyDec.2008EDTA分光光度法测定铜金粉中的高含量铜李霞，叶红齐，张丽艳，黄慧丽(中南大学化学化工学院，长沙410083)摘要：目前，常用的高含量铜的测定方法仍为古老的碘量法，其碘化钾的用量大、成本高、耗时多，而新近开发的光度法又因铜显色剂的问题不宜于高含量铜的测定，故有必要研究、开发新的显色剂。该文作者试用醋酸−醋酸钠缓冲溶液控制pH值，用乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)作显色剂，测定铜金粉中的高含量铜，同时利用EDTA掩蔽锌、铝等元素以消除其干扰。Cu2+与EDTA生成摩尔比1׃1的蓝色络合物，该络合物最大吸收波长为λ=730nm，摩尔吸光系数为ε=88.9，铜离子含量在12～24mg/50mL范围内呈良好的线性关系，线性回归方程为A=0.0354+0.02317c，线性相关系数R=0.9995。采用EDTA分光光度法测定铜金粉中的高含量铜，所得结果令人满意，有开发应用前景，尤其适用于设备比较简陋的中、小型企业实验室。关键词：铜金粉；铜；EDTA；分光光度法中图分类号：O65.29文献标识码：A文章编号：1673-0224(2008)6-373-04EDTAspectrophotometricdeterminationofhighconcentrationcopperinbronzypowderLIXia,YEHong-qi,ZHANGLi-yan,HUANGHui-li(SchoolofChemistryandChemicalEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)Abstract:Thetraditionaliodinemetricmethoduseduptonowtodeterminehighconcentrationcoppershouldbereplacedbyadvancedspectrophotometry,howeverthespectrophotometricprocesscannotyetbeusedtodeterminehighconcentrationcopperbecauseitsdevelopershavehighmolarabsorptivity.Thereby,inthepresentpaper,highconcentrationcopperisdeterminedspectrophotometricallyinamediumofHAc-NaAC(EDTA)whereCu(Ⅱ)canformablue1׃1coordinationcompoundwithEDTA,whichcanshelterthedisturbanceofzinc/aluminum,andofwhichthemaximumabsorptionwavelengthisλ=730nm,molarabsorptivityε=88.9.TheBeer’slawisobeyedintherangeof12～24mg/50mLforcopper,thelinearregressionequationisA=0.0354+0.02317c(mg/50mL),withalinearcorrelationcoefficientof0.9995.Thisproposedmethodhasbeensuccessfullyappliedtothedeterminationofcopperwithsatisfactoryresults,andposessesagoodprospectfordevelopmentandapplication,especialinthelaboratoriesofmediantominiatureenterpriseswheremeasuringequipmentsareusuallyquitesimple.Keywords:bronzypowder;copper;EDTA;spectrophotometry铜金粉是一种以铜、锌为主要原料，经过熔炼、喷粉、球磨、抛光等工序加工而成的粒度在8~18µm范围内的极细微的鳞片状金属粉末，又称铜锌合金粉，俗称金粉[1]。目前，高含量铜的测定多采用古老的碘量法，该法碘化钾用量大，成本高，对复杂合金样品须进行分离，工序冗杂[2−4]。随着分析仪器的发展，我国自行研制了全差示光度计，这就使高含量元素的分析向光度法发展。近年来，用于测定铜的显色剂有十几种，常用的有铜试剂[5]，新亚铜灵[6]，双环已酮草二腙[7]等等，由于它们和铜的络合物的摩尔吸光系数均较高，故不宜用于高含量铜的测定[8−9]。本实验采用醋酸−醋酸钠缓冲溶液控制pH值，用乙二胺四乙酸二钠收稿日期：2008-04-25；修订日期：2008-09-21通讯作者：李霞，电话：[phone]；E-mail:[e-mail]粉末冶金材料科学与工程2008年12月374盐(EDTA)作显色剂，测定铜金粉中的高含量铜，同时利用EDTA掩蔽锌、铝等元素以消除其干扰。本分析方法操作简便、快速，精密度和准确度均符合要求，尤其适用于设备较简陋的中小型企业实验室。1实验1.1仪器和试剂以及溶液配制752S紫外可见分光光度计(上海棱光科技有限公司生产)。乙二胺四乙酸二钠盐溶液(EDTA)：称取乙二胺四乙酸二钠盐74.5g，用水溶解后再稀释至1L，浓度为0.2mol/L。醋酸−醋酸钠缓冲溶液：称取结晶醋酸钠132.3g，溶于水后加入冰醋酸2.36mL，用水稀释至1L。溶液pH=6。铜标准溶液：称取99.99%的氯化铜0.633g，移入100mL容量瓶中，稀释至刻度，配制成铜离子质量浓度为3mg/mL的铜标准溶液。五水硫酸铜(CuSO4·5H2O)。所用试剂均为分析纯。水为二次蒸馏水。1.2实验方法吸取铜标准溶液5mL于50mL容量瓶中，加入15mL醋酸−醋酸钠缓冲溶液和25mL乙二胺四乙酸二钠盐溶液，用水稀释，定容，摇匀。用试剂空白(或水)作参比调零，用d1cm比色皿和752S型紫外可见分光光度计测定其吸光度。2结果与讨论2.1实验原理郎伯−比耳定律是现代比色分析和光度分析的理论基础。该定律指出，单色光经过任何均匀非散射性介质后，其吸光度A与介质厚度b和介质浓度c的乘积成正比，即A=kbc。溶液的光度特性曲线[10]极为重要，它表明溶液的吸光度A与浓度c成正比的情况仅是其相互关系的一部分，在低浓度段和高浓度段吸光度和浓度之间并不存在A=kbc的关系。铜金粉中铜含量在70%以上，若按常规比色法根本无法测定。为使其变得可测，可以加入适量的EDTA和缓冲溶液以掩蔽锌、铝等元素的干扰，实现高含量铜的分光光度法测定。2.2吸收光谱分别配制以下几种溶液：1)不加入铜溶液，只有EDTA溶液+缓冲溶液(即空白溶液)；2)铜溶液+EDTA溶液；3)铜溶液+缓冲溶液；4)铜溶液+EDTA溶液+缓冲溶液。以水作参比，分别测定不同溶液的吸光度，绘制吸光度曲线如图1所示。从图1中看出，在730nm波长下溶液的吸光度最大，所以本实验定在730nm波长处测定吸光度。图1不同体系溶液的吸光度曲线Fig.1Spectraabsorptivityindifferentsolution2.3酸度的影响在pH为2.5～10的范围内，EDTA能与铜完全络合。考虑到要利用EDTA络合掩蔽锌、铝等元素，本文作者采用pH=6的醋酸−醋酸钠缓冲溶液控制酸度。当50mL溶液中存在15mL缓冲溶液时，允许盐酸(体积分数18%)0.6mL、硝酸(体积分数18%～19%)0.5mL和硫酸(体积分数49%)0.2mL存在，pH可以保持在3.5～4.0，不影响测定结果。2.4试剂用量的选择2.4.1EDTA溶液用量吸取铜标准溶液5mL于50mL容量瓶中，加入不同体积的EDTA溶液于容量瓶中，固定加入15mL缓冲溶液，测得体系的吸光度如图2所示。由图2可知,当加入的EDTA体积为25mL时，吸光度最大。因此本实验选用EDTA溶液用量为25mL。2.4.2缓冲溶液用量吸取铜标准溶液5mL于50mL容量瓶中，加入EDTA溶液25mL，再分别加入不同体积的缓冲溶液，测量容量瓶中溶液的吸光度，结果如图3所示。当缓冲溶液用量在15mL以上时吸光度基本不变。故本实验第13卷第6期李霞，等：EDTA分光光度法测定铜金粉中的高含量铜375图2EDTA用量对体系吸光度的影响Fig.2EffectofEDTAdosageonabsorptivity图3缓冲溶液用量对体系吸光度的影响Fig.3EffectofHAc-NaAcdosageonabsorptivity选用缓冲溶液用量为15mL。2.5杂质的干扰与消除由于铜金粉中的杂质含量甚微，加入EDTA可对锌、铁、铝等杂质进行掩蔽，其他杂质不干扰测定,实验结果不受影响。2.6校准曲线分别移取4、5、6、7和8mL质量浓度为3mg/mL的铜标准溶液到5个容积为50mL的容量瓶中，再分别在这5个容量瓶中依次加入配制好的缓冲溶液15mL、EDTA溶液25mL，摇匀，静置。待稳定后，在波长为730nm处测其吸光度，得到线性回归方程A=0.0354+0.02317c，R=0.99952。其中A为溶液吸光度，c为铜离子质量浓度，mg/50mL。校准曲线如图4所示。图4校准曲线Fig.4Calibrationcurve2.7样品分析2.7.1分析方法准确度测定分别称取0.250g五水硫酸铜3份，用10mL去离子水溶解，制成溶液。取2mL该溶液到50mL容量瓶中，依次加入缓冲溶液15mL、EDTA溶液25mL，摇匀，静置稳定后测定吸光度。根据线性回归方程A=0.0354+0.02317c得到2mL硫酸铜溶液中铜离子的含量，再折算得到0.250g五水硫酸铜中铜离子的总含量。实验测得上述3份五水硫酸铜中铜离子的含量分别为25.46%、25.40%和25.60.%。平均值为25.47%。标准值为25.45%。2.7.2结果比照称量待测试样(纯铜、青金、青红金等)0.250g，用50mL质量分数为2%的硝酸溶解，冷却。取2mL于50mL容量瓶中，依次加入缓冲溶液15mL、EDTA溶液25mL，摇匀，静置稳定后测其吸光度。分析结果见表1。与标准值进行对照，结果令人满意。表1试样含铜量测定结果与标准值的对照Table1Comparationofdeterminationresultsofcopperindifferentsampleswithrelativestandardvaluew(Cu)/%SamplesDeterminationresutlsStandardvalueRelativeerror/%Purecopper99.4899.99−0.51Richgold70.4670.000.46Richpale84.5485.00−0.46Pale91.7592.00−0.25Bronze95.9195.000.91粉末冶金材料科学与工程2008年12月3763结论由实验结果看出，用EDTA作显色剂，由醋酸−醋酸钠缓冲溶液控制pH值，采用分光光度法测定铜金粉中的高含量铜，结果令人满意。本方法不需要分离合金样品，也不需要减少合金样品量，具有成本低、操作简单、结果准确等优点。REFERENCES[1]叶红齐,王锦良.提高铜锌合金粉光泽度的研究[J].应用化工,2003,32(3):13−15.YEHongqi,WANGJin-liang.Researchonincreasingbrightnessofyellowbrassflakes[J].ChemicalIndustry,2003,32(3):13−15.[2]陈为添.活性炭吸附−碘量法在邱村金矿的实践[J].湖南有色金属,2007,23(6):55−57.C