简介概要

阻抑动力学荧光法测定痕量钴

来源期刊：稀有金属2005年第2期

论文作者：陈兰化雒飞飞

关键词：动力学荧光法; 二氯荧光素; 钴; 抑制作用;

摘要：在氢氧化钠碱性介质中, 痕量钴(Ⅱ)对过氧化氢氧化二氯荧光素的反应具有强烈的抑制作用.过氧化氢在氧化二氯荧光素时, 使反应体系的荧光强度减弱; 当加入痕量钴(Ⅱ)时, 体系的荧光强度增强, 钴(Ⅱ)对氧化反应具有抑制作用.反应体系的激发波长和发射波长分别为492和515 nm, 测定钴(Ⅱ)的线性范围为0.24～3.2 μg·L-1, 检出限为0.12 μg·L-1.该法用于茶叶和人发样品中痕量钴(Ⅱ)的测定, 结果满意.

稀有金属 2005,(02),251-253 DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.2005.02.029

阻抑动力学荧光法测定痕量钴

雒飞飞

淮北煤炭师范学院化学系,淮北煤炭师范学院化学系安徽淮北235000 ,安徽淮北235000

摘要：

在氢氧化钠碱性介质中 , 痕量钴 (Ⅱ ) 对过氧化氢氧化二氯荧光素的反应具有强烈的抑制作用。过氧化氢在氧化二氯荧光素时 , 使反应体系的荧光强度减弱 ;当加入痕量钴 (Ⅱ ) 时 , 体系的荧光强度增强 , 钴 (Ⅱ ) 对氧化反应具有抑制作用。反应体系的激发波长和发射波长分别为 492和 5 15nm , 测定钴 (Ⅱ ) 的线性范围为 0 .2 4～ 3 .2 μg·L- 1 , 检出限为 0 .12 μg·L- 1 。该法用于茶叶和人发样品中痕量钴 (Ⅱ ) 的测定 , 结果满意。

关键词：

动力学荧光法;二氯荧光素;钴;抑制作用;

中图分类号： O657.3

收稿日期：2004-10-05

Inhibitory Kinetic Fluorimetric Determination of Trace Cobalt

Abstract：

In the experiments, cobalt (Ⅱ) can intensely inhibit the color reaction resulting from the oxidation of dichlorofluoresceine (DCF) by hydrogen peroxide in NaOH media. If cobalt (Ⅱ) is present, the fluorescence intensity of the solution increases with the increasing concentration of cobalt (Ⅱ) . The wave-length of excitation is 492 nm and the wavelength of emission is 515 nm. The linear range of determination is 0.24～3.2 μg·L -1 and the detection limit is 0.12 μg·L -1 . This method can be used for the determination of trace cobalt in tea and humanhair with satisfactory results.

Keyword：

kinetic fluorimetry; dichlorofluorescein; cobalt; inhibition;

Received： 2004-10-05

钴为生物体维持生命活动的一种必需微量元素。在人体及动物中, 钴通过形成维生素B₁₂而发挥其生理作用, 参与核酸、胆碱、蛋白质、氨基酸的合成及脂肪与糖代谢。而维生素B₁₂是血红细胞形成的重要因素之一, 人体缺钴会出现巨细胞性贫血 ^[1] 。人体钴的摄入主要是从各种食品及水中获得。因而, 准确测定环境及生物样品中的痕量钴, 具有重要的意义。催化动力学光度法由于具有灵敏度高、选择性好、操作简便、快速以及所需仪器设备简单等特点, 近年来用于测定痕量钴 (Ⅱ) 的报道不少, 其中用光度法检测的居多 ^{[2,3,4,5,6,7,8]} , 用荧光法检测的较少 ^[9,10] , 属于正催化作用的最多, 而属于负催化即抑制作用的很少。本文采用更灵敏的荧光法检测, 实验中发现, 在氢氧化钠碱性介质中, 痕量钴 (Ⅱ) 对过氧化氢氧化二氯荧光素的反应具有强烈的抑制作用。根据二氯荧光素溶液的荧光强度的增强的多少, 可以确定钴 (Ⅱ) 的含量。本文主要研究了该反应的动力学条件、共存离子的影响及实际样品中钴 (Ⅱ) 的测定, 建立了阻抑动力学荧光法测定痕量钴的新方法。

1 实验

1.1 仪器与试剂

850型荧光分光光度计 (日本日立公司) ; 930型荧光光度计 (上海第三分析仪器厂) ; CS501型超级恒温器 (重庆试验设备厂) 。钴 (Ⅱ) 标准溶液: 用CoSO₄·7H₂O配制成1.0 g·L^-1的储备液, 使用时再逐级稀释为40 μg·L^-1工作液; 二氯荧光素 (DCF) 溶液: 用试剂配制成1.0×10^-2 mol·L^-1储备液; 使用时再稀释成5.0×10^-5 mol ·L^-1的溶液; 过氧化氢溶液: 2% (体积分数) 水溶液; 氢氧化钠溶液: 1 mol·L^-1。所用试剂均为分析纯, 用水为二次去离子水。

1.2 实验方法

取两支25 ml带塞的比色管, 依次分别加入二氯荧光素溶液1.0 ml, 氢氧化钠溶液1.5 ml, 过氧化氢溶液2.5 ml, 在其中一支比色管中加入一定量的钴 (Ⅱ) , 稀释至25 ml 并摇匀。置于沸水浴中加热10 min, 取出后立即用流水冷却5 min, 然后在930型荧光光度计上, 以400 nm带通滤光片作激发光片, 以510 nm截止滤光片作发射光片, 用1 cm的荧光比色皿, 分别测定试剂空白的荧光强度F₀及含钴 (Ⅱ) 溶液的荧光强度F, 并计算出对应含钴量的ΔF= (F-F₀) 值。

2 结果与讨论

2.1 荧光光谱

二氯荧光素是一种酸性染料, 它的水溶液可显示淡绿色荧光。在碱性介质中, 用850型荧光分光光度计绘制了几种不同体系溶液的激发和发射光谱 (图1) , 可见几种体系溶液的最大激发波长和最大发射波长均为492和515 nm。图1中曲线 (1) , (1′) 是二氯荧光素溶液的荧光光谱。曲线 (2) , (2′) 为加入过氧化氢溶液后体系的荧光光谱, 在无钴 (Ⅱ) 存在的情况下, 过氧化氢氧化二氯荧光素的反应进行的很快, 但当有钴 (Ⅱ) 存在时, 反应速率明显减慢 (曲线 (3) , (3′) ) , 说明钴 (Ⅱ) 对此反应有很强的抑制作用。在930型荧光光度计上测定时, 选用400 nm的激发滤光片与510 nm发射滤光片组合, 较为合适。

图1 不同体系二氯荧光素溶液的荧光光谱Fig.1 Fluorescence spectra

(1, 1′) DCF+NaOH; (2, 2′) H₂O₂+DCF+NaOH; (3, 3′) Co (Ⅱ) +H₂O₂+DCF+NaOH;Co (Ⅱ) :2.4μg·L^-1

2.2 酸度的影响

按照实验方法, 试验了NH₃·H₂O-NH₄Cl, Na₂B₄O₇-NaOH和NaOH几种介质对反应体系的影响, 发现以NaOH溶液介质最好。选用1 mol ·L^-1 NaOH溶液, 用量在1.3～1.6 ml之间, ΔF值最大且稳定, 本实验选加1.5 ml。

2.3 试剂用量的影响

实验结果表明, 二氯荧光素溶液的用量愈少, ΔF值愈大, 测定钴 (Ⅱ) 的灵敏度愈高, 但相应的测钴 (Ⅱ) 线性范围变窄。综合考虑, 选加二氯荧光素溶液1.0 ml。随着过氧化氢用量的增加, ΔF值随之增大。当过氧化氢的用量增加到2.5 ml时, ΔF值达到最大值。如果继续增加用量, 则ΔF值又随之减少, 故选用过氧化氢的用量为2.5 ml。

2.4 反应温度的影响

反应温度是动力学反应的关键。实验结果表明, 在低温时抑制反应几乎不发生; 当温度达65 ℃以上, 随温度的升高反应逐渐加快, 并与温度呈线性关系; 到100 ℃时, ΔF达到最大, 考虑到控温方便及具有较高的灵敏度, 本实验选择在100 ℃的沸水浴中进行, 反应终止采用流水冷却5 min, 溶液放置1 h, ΔF值几乎不发生变化。

2.5 反应时间的影响

在沸水浴条件下, 试验了反应时间对反应速度的影响。结果表明, 反应时间在4～12 min之间, ΔF的值随反应时间的增加而增加, 而且它们之间呈线性关系, 本实验选择反应时间为10 min。

2.6 标准曲线及检出限

在上述选定的实验条件下, 按实验方法测绘了钴 (Ⅱ) 的标准曲线, 如图2所示。测钴的线性范围为0.24～3.2 μg·L^-1, 其线性回归方程为: ΔF=16.94c+2.52, 相关系数r=0.9993。对空白溶液进行11次测定, 求得其标准偏差为S_b=0.54, 利用3S_b/K公式求得本法检出限c_L=0.12 μg·L^-1。

2.7 共存离子的影响

对0.04 μg·25 ml^-1 Co (Ⅱ) 进行测定, 在相对误差不大于±5%的情况下, 共存离子允许倍数为: K⁺, Na⁺, NH₄⁺, SO, NO, Cl^- (1×10⁴) ; Mg²⁺, Al³⁺, NO, I^-, Br^- (3000) ; Ca²⁺, Zn²⁺, Ba²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺, Mo (Ⅵ) , Cr (Ⅵ) (1000) ; Cr³⁺, Hg²⁺, V (Ⅴ) (500) ; Bi³⁺, Ag⁺, Mn²⁺, Sn²⁺ (300) ; Ni²⁺, Fe³⁺ (100) ; Cu²⁺ (30) 。可见本法的选择性较高。当样品中共存离子超过允许量时, 需采用适宜的掩蔽或分离方法消除干扰。