关于光度法测定不同铬含量的镍铁合金中镍含量的讨论

关于光度法测定不同铬含量的镍铁合金中镍含量的讨论

王君 石磊

上海天祥质量技术服务有限公司天津分公司

摘要：本文主要讨论了丁二酮肟分光光度法测定不同铬含量的镍铁合金中镍的含量。在碱性介质中，有氧化剂存在时，镍与丁二酮肟生成一种酒红色络合物，其颜色深度与镍含量成正比关系，在一定范围内（0-4μg/ml）符合比尔定律，测定镍的含量范围为10.0%左右，在不同波长（460nm和530nm）条件下，以不同物质做参比进行测定的对比。

关键词：镍，铬，丁二酮肟，分光光度法，波长，参比溶液

1、前言

随着科学技术的不断进步，镍的应用也越来越广泛，镍具有良好的抗腐蚀性、韧性和机械强度，以及较高的化学稳定性，被广泛的应用于工农业生产、航天航空、交通运输、石油化工、化工机械设备加工、电子信息、原子能工业及家电日用等等。关于镍元素，它普遍存在于我们的生活中，土壤，矿石，钢铁，工业废水中等。因此在工业生产应用过程中，难免要进行镍含量的测定。

关于镍含量的测定有ICP-AES法，原子吸收光谱法，XRF荧光光谱法，EDTA滴定法，丁二酮肟重量法和丁二酮肟分光光度法等。而丁二酮肟分光光度法所使用的试剂简单易得，且涉及的仪器仅为十分普及的可见分光光度计。而可见分光光度计中不同波长和不同的参比物质对所测定的不同的镍铁合金样品的影响也有所不同，尤其铬含量的高低，对其结果有很大影响。

2、实验部分

2.1、实验仪器与试剂

（1）盐酸；

（2）硝酸；

（3）氢氟酸；

（4）高氯酸；

（5）酒石酸钾钠溶液（200g/L）；

（6）氢氧化钠溶液（200g/L）；

（7）过硫酸铵溶液（100g/L）：现用现配；

（8）碱性丁二酮肟溶液（10g/L）：称取1.0g丁二酮肟和5.0g氢氧化钠溶于100ml蒸馏水中，储存于塑料瓶中备用；

（9）乙二胺四乙酸二钠溶液（50g/L）；

（10）镍标准溶液

A、镍标准溶液（1.00mg/ml）：称取0.5000g金属镍（纯度≥99.99%），置于250mL烧杯中，沿杯壁加入20mL浓硝酸，盖上表面皿，加热溶解后，取下冷却至室温，转移至500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

B、镍标准溶液（100.00μg/ml）：移取10mL镍标准溶液A，置于100mL容量瓶中，加入1mL浓硝酸溶液，用水稀释至刻度，混匀。

（11）所用试剂均为分析纯以上；

（12）分析天平：精确值0.0001g；

（13）722N可见分光光度计

2.2、实验方法

2.2.1、称取标样及试样各0.2g（精确至0.0001g）于150ml聚四氟乙烯烧杯中，用少量水润湿试样，并小心摇动使试样散开，加入10ml浓盐酸和10ml浓硝酸，盖上表面皿，于250℃电热板加热约5min，至液面平静，然后依次加入10滴氢氟酸和5ml高氯酸，继续加热至试样溶解完全。取下，冷却至室温，吹洗杯壁和表面皿，然后加入5ml浓盐酸，继续加热至盐类溶解，溶液澄清，取下，冷却至室温，然后转移至250ml容量瓶中，定容摇匀。

空白实验：随同试样进行空白实验。

A、用刻度移液管准确量取5.00ml溶液于100ml容量瓶中，依次加入10ml酒石酸钾钠溶液，摇匀，5ml氢氧化钠溶液，摇匀，10ml过硫酸铵溶液，摇匀，10ml丁二酮肟溶液，摇匀，放置5min后加入5ml乙二胺四乙酸二钠溶液，摇匀，放置10min后（温度低于15℃时放置15min）以蒸馏水定容至100ml，摇匀。

移取部分上述溶液于1cm比色皿中，以蒸馏水做参比，分别于分光光度计460nm和530nm波长处测量吸光值，从工作曲线上查出相应的镍含量。

B、用刻度移液管准确量取两份5.00ml溶液于100ml容量瓶中，其中一份不加丁二酮肟溶液，以此试剂空白作为参比溶液，其他同步骤A，分别于分光光度计460nm和530nm波长处测量吸光值，从工作曲线上查出相应的镍含量。

2.2.2、工作曲线的绘制

移取0，1.00ml，2.00ml，3.00ml，4.00ml镍标准溶液B（100μg/ml），分别置于100ml容量瓶中，按上述步骤A进行显色，以试剂空白作为参比，分别于分光光度计460nm和530nm波长处测量吸光值。以镍的质量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制校准曲线。

图1

该图为溶液在460nm波长处测得的标准曲线，该标准曲线在0-4μg/ml范围符合比尔定律，相关系数为0.9999。

图2

该图为溶液在530nm波长处测得的标准曲线，该标准曲线在0-4μg/ml范围符合比尔定律，相关系数为0.9999。

3、实验结果与分析

3.1、高铬镍铁合金试样在不同参比溶液，不同波长条件下测定结果

3.1.1、高铬镍铁合金样品，以蒸馏水作为参比溶液，分别于分光光度计460nm和530nm波长处测量得到的结果，详见下图3。（此文主要针对不同波长对镍铁中的镍的影响进行探讨，铬含量的数据仅用来做对比参考，不做详细阐述，下同。）

图3

（注：标准样品GBW010199中镍含量为8.27%）

3.1.2、高铬镍铁合金样品，以试剂空白作为参比溶液，分别于分光光度计460nm和530nm波长处测量得到的结果，详见图4。

图4

3.2、低铬镍铁合金试样在不同参比溶液，不同波长条件下测定结果

3.2.1、低铬镍铁合金样品，以水作为参比溶液，分别于分光光度计460nm和530nm波长处测量得到的结果，详见图5。

图5

（注：标准样品YSBC280105-2015中镍含量为10.19%）

3.2.2、低铬镍铁合金样品，以试剂空白作为参比溶液，分别于分光光度计460nm和530nm波长处测量得到的结果，详见图6。

图6

3.3、实验结果分析

3.3.1、由图3可见，当用蒸馏水做参比溶液时，如果试样中铬(Cr)含量比较高，在加入酒石酸钾钠溶液掩蔽铁等离子后形成的黄色络合物，即使在加入氢氧化钠溶液后也并不能消失。在460nm波长处测得的结果明显高于在530nm处所测得的结果，说明酒石酸钾钠溶液掩蔽铁离子后形成的黄色络合物在460nm波长处也有吸收，而在530nm处则没有明显吸收。

3.3.2、由图4可见，当用试剂空白做参比溶液时，如果试样中铬(Cr)含量比较高，在加入酒石酸钾钠溶液掩蔽铁等离子后形成的黄色络合物，在加入氢氧化钠溶液后虽然也并不能消失，但是减掉试剂空白后所得的结果在460nm波长处测得的结果与在530nm处所测得的结果没有明显差异。并且与试样在用蒸馏水做参比溶液时，用530nm波长测定所得结果没有明显差异。

3.3.3、由图5可见，当用蒸馏水做参比溶液时，如果试样中铬(Cr)含量比较低，在加入酒石酸钾钠溶液掩蔽铁等离子后形成的黄色络合物，在加入氢氧化钠溶液后黄色明显消失。在460nm波长处测得的结果与在530nm处所测得的结果没有明显差异。

3.3.4、由图6可见，当用试剂空白做参比溶液时，如果试样中铬(Cr)含量比较低，在加入酒石酸钾钠溶液掩蔽铁等离子后形成的黄色络合物，在加入氢氧化钠溶液后黄色明显消失。在460nm波长处测得的结果与在530nm处所测得的结果没有明显差异。

3.4、总结

3.4.1、当试样中铬(Cr)含量高时，如果在460nm波长处测定的结果，需要用试剂空白来做参比溶液，而在530nm波长处测定的结果，既可以用试剂空白做参比溶液，也可以用蒸馏水来做参比溶液。

3.4.2、当试样中铬(Cr)含量低时，无论在460nm波长处测定的结果，还是在530nm波长处测定的结果，既可以用试剂空白做参比溶液，也可以用蒸馏水来做参比溶液。

3.4.3、镍的丁二酮肟分光光度法实验过程中，在强碱介质中，用过硫酸铵做氧化剂时，显色速度较慢，但显色后色泽很稳定，于室温25~28℃放置3小时吸光度不变，较适于批量分析。有文章介绍，试样中有铬(Cr)存在时，用过硫酸铵做氧化剂（室温25℃）需20min后才能显色完全。本法实验中加入显色剂后，放置10min（室温控制在18~25℃），然后用水稀释至100mL后即可测定吸光度值（此时显色完全）。而在同样条件下先稀释至100mL再放置，则显色速度明显变慢。所以，介质总浓度对显色速度有一定影响。

参考文献

[1] 武汉大学等.分析化学[M].北京：高等教育出版社，2000：175-186.

[2] 武汉大学编.分析化学.北京：化学工业出版社，1982.

[3] 丁二酮肟光度法测定镍矿中的镍[J]，王慧卿.

[4] 黎庶，蔡萍，何伟.丁二酮肟光度法测定镍铁中的镍[J].研究与讨论，2011（1）：88-90.

[5] GB/T 21933.1-2008/ISO6352:1985，镍铁 镍含量的测定 丁二酮肟重量法[S].北京：国家质检总局：2008.