阻抑动力学光度法测定食盐中痕量碘

阻抑动力学光度法测定食盐中痕量碘柏林洋作者简介：柏林洋(1967)，男，讲师，博士，主要从事应用化学教学和科研工作。* 通讯作者，蔡照胜2(1. 江苏联合职业技术学院扬州商务分院, 扬州225127, 2. 盐城工学院化学与生物工程学院，盐城224051)摘 要：在硫酸介质中，痕量碘离子对溴酸钾氧化苯胺蓝褪色反应有显著的阻抑作用，据此建立阻抑动力学光度法测定微量碘的新方法。研究了褪色反应的动力学参数包括酸度、试剂的用量、温度和时间等，确定了最优化的反应条件。方法的线性范围为848g/L，检测限为1.310-6g/L。该方法操作简便、灵敏度高、选择性好，用于食盐中微量碘的测定，取得满意的结果。关键词: 苯胺蓝；阻抑反应；动力学光度法；碘Determination of trace amounts of iodine in edible salt by inhibitory kinetic spectrophotometry (School of Yangzhou Business, Jiangsu Union Institute of Technology, Yangzhou 225127；School of Chemical and Biological Engineering, Yancheng Institute of Technology, Yancheng 224051)Abstract： A new inhibitory kinetic spectrophotometric method for the determination of trace amounts of iodine in edible salt was proposed. This method was based on the inhibitory effect of iodide on the oxidation of aniline blue by potassium bromate in the presence of sulfuric acid. The effects of reaction parameters such as acidity, reagent consumption, temperature and time were investigated and optimized. Under the optimum conditions, the calibration curve was linear in the range of 848g/L with the detection limit of 1.310-6g/mL. The developed method was simple, sensitive and selective, which was applied to the determination of trace level of iodine in edible salt with satisfactory results.Key words: aniline blue; inhibitory reaction; kinetic spectrometry; iodine碘是人体所必需的微量元素，是合成甲状腺激素的重要原料，与人体的新陈代谢和生长发育有着密切关系，特别是对大脑发育起着重要作用。碘摄入过多或过少都会引起疾病，碘摄入过少会引起脑地方性甲状腺肿、呆小症等。碘摄入过多则会引起甲状腺功能亢进和碘中毒。我国是缺碘人较为严重的国家之一，在食用加碘盐补碘，是一种经济、简便安全的措施，因此对食盐中碘的研究具有重要意义。目前测定碘的方法有催化动力学光度法1,2、电化学法3,4、电感耦合质谱法5等，催化动力学光度法因操作简便、仪器简单、成本低廉等特点而备受分析工作者关注，但大多是利用碘离子催化氧化动力学体系，用碘离子阻抑作用进行动力学分析的报道不多6,7。本文研究发现，在稀硫酸介质中，溴酸钾氧化苯胺蓝能使其褪色，痕量碘离子加入后，碘离子对溴酸钾氧化苯胺蓝褪色反应有明显的阻抑作用，其抑制褪色反应速率在一定条件下与碘离子含量成正比，建立了的阻抑动力学光度法测定痕量碘离子的新方法。1 实验部分1.1 主要仪器与试剂TU1810紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)，SYC-15c超级恒温水浴槽(北京科伟永兴仪器有限公司)。碘标准溶液：称取于105干燥过的0.1308g碘化钾溶于适量的水中，移入100mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀，配制成1000mg/L的储备液，避光保存在棕色瓶中，使用时再逐级稀释成1g/mL的标准工作液。溴酸钾溶液：0.05mol/L；硫酸溶液：2.0 mol/L；苯胺蓝溶液：310-4 mol/ L。试验所用试剂均为分析纯，水为亚沸蒸馏水。1.2 实验方法取两支规格相同的25 mL具塞比色管，分别加入2.0 mL硫酸溶液，2.5mL苯胺蓝溶液，向其中一支加入一定量碘标准溶液，作为抑制反应体系，另一支不加碘标准溶液作为非抑制反应体系，再向两支比色管中加入2.0mL溴酸钾溶液，加水定容至刻度，摇匀，置于45的恒温水浴中，反应6min后取出，放入冰水浴中冷却3min以终止反应。以蒸馏水作参比，用1cm比色皿在吸收波长为595 nm处分别测定抑制体系和非抑制体系的吸光度A和A0值，计算A=A- A0值。2 结果与讨论2. 1 吸收光谱配制抑制体系和非抑制体系溶液，按实验方法进行操作，用分光光度计在400800nm波长内进行光谱扫描，并绘制吸收光谱曲线，如图1所示。从图中可以看出，它们最大吸收峰均在595nm处，故本实验选择595nm为测量波长。此外，从图中还可以看出，在稀硫酸介质中，溴酸钾能显著氧化苯胺蓝褪色（曲线2），而碘离子的参与对体系褪色有明显的阻抑作用（曲线1），并且两种体系的吸收光谱谱图形状基本相似，说明了碘离子在反应体系仅起阻抑催化作用。图1 吸收光谱Fig. 1 Absorption spectra 2. 2 反应介质的选择及其用量的影响苯胺蓝氧化褪色和碘离子阻抑作用须在酸性条件下进行，考察了盐酸、硫酸和磷酸介质对非阻抑反应和阻抑反应速率的影响，结果表明以硫酸作为介质时，反应体系较稳定，吸光度差值最大，故选硫酸作为反应介质。继续考察硫酸用量对体系反应速率的影响。由图2可以看出，当硫酸浓度为2mol/L时，其用量在1.52.5mL之间时，A值较大且稳定。故本实验选用硫酸2.0mL.图2 硫酸用量的影响Fig. 2 Effect of amount of sulfuric acid on the reaction rate. 2. 3 苯胺蓝用量影响按照实验方法，改变苯胺蓝用量进行实验，考察苯胺量用量对灵敏度的影响，实验结果如图3所示。可以看出，随着苯胺蓝用量的增加，A值先增大后减小，当苯胺蓝用量为2.5mL时，A值达到最大。故本实验选用苯胺蓝用量为2.5mL。图3 苯胺蓝用量的影响Fig. 3 Effect of amount of aniline blue on the reaction rate.2. 4 溴酸钾用量的影响溴酸钾用量对反应速率有较大影响。按照实验方法，改变的溴酸钾用量进行实验，如图4所示。可以看出，当体积小于2.0mL时，随着溴酸钾用量的增加A值随之增大，当溴酸钾用量为2.0mL时A值最大，体积大于2.0mL时，A值随溴酸钾用量增加而减小，故本实验选用溴酸钾用量为2.0mL。图4 溴酸钾用量的影响Fig. 4 Effect of amount of bromate potassium on the reaction rate.2. 5 反应温度的影响和表观活化能的计算按照实验方法，改变反应温度进行实验，结果见图5。可以看出，温度低于25时，非阻抑体系和阻抑体系几乎不反应，随着温度的升高，A随之增大。当反应温度达45时，A达到最大，温度进一步升高，A值减小，为获得更高的灵敏度，本实验选择反应温度为45。在3045之间，以lnA和进行回归，得到线性方程为，相关系数为0.992，根据Arrhenius经验公式，计算出反应的表观活化能为111.14 KJ/mol。图5 反应温度的影响Fig. 5 Effect of temperature on the reaction rate.2. 6 反应时间的影响和反应速度常数反应时间对反应速度有明显的影响。在45水浴加热条件下，固定试剂用量，改变反应时间进行实验，结果如图6所示，在反应时间26min内，A随时间的增加而增大，超过6min后A值减小，当反应时间为6min时，A值最大，故本实验选择反应时间为6min。对A与反应时间在26min内进行回归，得到线性方程为A=0.1302t-0.2772，相关系数为0.9937，并由此计算出表观速度常数为。图6 反应时间的影响Fig. 6 Effect of time on the reaction rate.2. 7 标准曲线及其检出限在选定的优化条件下，测定不同碘离子浓度下的阻抑体系与非阻抑体系的吸光值，以A为纵坐标，以碘离子浓度为横坐标，绘制标准工作曲线，如图7所示，碘离子浓度在848g/L范围内,体系的吸光度A与碘离子浓度呈良好的线性关系，其线性回归方程为A=0.0143C(g/L)-0.0551，相关系数r=0.9979，对空白进行11次平行实验标准偏差为0.63%，根据3Sb/K计算得出检测限为1.310-6 g/L。图7 标准工作曲线Fig. 7 The standard curve 2. 8 共存离子的影响按实验方法，考察了常见离子对测定结果的影响，对25ml溶液中含1.0g碘离子的进行测定，相对误差控制在5%以内，允许500倍以上的 K+、Na+、Ca2+、NH4+、Zn2+、Ac-、SO42-；50倍的Mg2+、Al3+、Co2+；10倍的Cu2+、Mn2+；5倍的Fe3+、Br-都不干扰体系对碘的测定。由此可见，方法具有较好的选择性。2. 9 样品测定由于食盐中碘常以碘酸盐形式存在，故不能直接测定，须将还原成碘离子形式进行测定。参照参考文献8方法，称取含碘食盐2.0g，用少许水溶解，用1mol/L H2SO4调至pH为4.0，加0.1mol/L Na2S2O3溶液0.1mL，并加热煮沸几分钟，转入100mL容量瓶中定容，取适量溶液按实验方法在595nm处平行测定六次，计算出食盐中碘含量，并作加标回收率试验，结果见表1。表1 样品中碘分析结果Table 1 Determination results of iodine in samples样品 测定值 平均值 相对标准偏差 加标量 测定总量 回收率 Sample Determination value Average value RSD Added Total determination vallue Recovery (g/g) (g/g) % (g/g) (g/g) ( % )食盐1 32.41, 33.16, 32.63 33.02, 32.53, 34. 08 32.97 1.9 30 61.48 95.0食盐2 28.48, 28.23, 27.96, 27.47, 28.26, 27.05 27.91 2.0 30 59.82 106.4食盐3 28.82, 29.43, 29.77, 30.17, 30.52, 28.74 29.58 2.2 30 58.74 97.2由表1可知，相对标准偏差小于5%，回收率在95.0%106.4%之间，检测结果满意，表明了该方法可靠。3 结论本文采用碘离子对氧化褪色反应具有阻抑作用，建立测定痕量碘的分析新方法，具有灵敏度高、选择性好、操作简便等优点，是测量食盐中痕量碘的一种理想方法。参考文献1 董学芝, 晋晓苹, 赵永福, 等. 催化光度法测定蔬菜中微量碘的研究J. 分析试验室,2006 26(5):92-95.2 王晓菊, 倪秀珍，张丽辉. 苄基三乙基氯化铵增敏阻抑动力学光度法测定食品中痕量碘J. 食品研究与开发,2009, 30(8): 135-138. 3 Hakan Ciftc, Ugur Tamer. 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