一、罗丹明B比色法
罗丹明B又称玫瑰精B或蔷薇红B。在6N盐酸介质中,氯镓酸络阴离子GaCl4-与罗丹明B生成氯镓酸罗丹明B有色络合物[(RH)GaCl4](R=罗丹明B)。反应式如下:
此氯镓酸罗丹明B有色络合物可被苯、氯代苯-四氯化碳、苯-乙醚或甲苯-甲基乙丁酮等混合溶剂定量地萃取。有机层呈红紫色,色泽至少在24小时内稳定。借此进行比色。
铁(Ⅲ)、铊(Ⅲ)、金(Ⅲ)、锑(Ⅴ)和钼(Ⅵ)等均能与罗丹明B生成红色或紫色的络合物。这些络合物也能被苯-乙醚(3∶1)混合溶剂萃取,因而干扰镓的测定。萃取前加入还原剂三氯化钛,可将上述干扰元素还原为金属或低价状态,因而不必预先分离而可直接进行镓的比色测定。
硝酸根的存在严重影响镓的测定。
铜量高时,使有机层染上很深的紫色,干扰测定。如含铜量大于1%时,应预先分离。
金、铁、铊、锑、锡以及钼的含量超过本法允许量时(根据试验:在5毫升溶液中允许24毫克铁(Ⅲ)、20毫克锑(Ⅴ)、10毫克钼(Ⅵ)以及1毫克锡等存在),需预先在三氯化钛存在下,用乙酸丁酯或乙醚萃取氯化镓而与大量干扰元素分离,然后再进行镓的测定。
(一)试剂
三氯化钛溶液 15% 试剂应紫色清亮,无沉淀,可以直接使用。如试剂不纯净应以锌汞齐进行处理,方法如下将:
锌汞齐的制备 取纯锌粒(或纯锌片)200~300克,置于烧杯中,用5%硫酸(或盐酸)洗涤4~5次,再用水洗净。加入饱和氯化汞溶液浸泡15分钟以上,将溶液弃去,用水洗净。
将三氯化钛溶液倒入放有锌汞齐的烧杯中,搅匀。放置过夜,次日使用。也可将锌汞齐移入100毫升滴定管中,倒入三氯化钛溶液,放置30分钟后,放出使用。
罗丹明B溶液 0.5% 称取0.5克罗丹明B溶于100毫升6N盐酸中。
苯-乙醚混合溶剂 三份苯与一份乙醚混合(由于乙醚中常含有过氧化物而破坏罗丹明B,可按下法处理:于分液漏斗中加入6N盐酸25毫升、无水亚硫酸钠0.6克,加入乙醚65毫升萃取1分钟,分层后弃去水相,将乙醚储存于棕色瓶中)。
镓标准溶液 称取0.1000克纯金属镓,低温加热溶于6N盐酸中,并放入一根铂丝与镓接触以促使溶解。待完全溶解后,用6N盐酸洗出铂丝,冷却后,移入1000毫升容量瓶中,用6N盐酸稀释至刻度,摇匀。此溶液1毫升含100微克镓。
或称取0.1000克纯金属镓,溶于10毫升王水中,置于水浴上蒸干。加盐酸少许再在水浴上蒸干,并重复一次,以除去残留的硝酸。干涸物用6N盐酸溶解并移入1000毫升容量瓶中,以6N盐酸稀释至刻度,摇匀。
或称取纯三氧化二镓0.1344克,置于烧杯中,加6N盐酸20~30毫升,于水浴上加热至完全溶解后,取下冷却。用6N盐酸稀释至刻度,摇匀。
移取上述溶液,分别用6N盐酸配制每毫升含10微克和1微克镓的标准溶液。
(二)标准曲线的绘制
取含0、1、2、3、……10微克镓的标准溶液,分别置于25毫升带塞比色管中,用6N盐酸稀释至10毫升。再加浓盐酸1毫升、15%三氯化钛溶液1毫升,摇匀。放置5分钟,加入0.5%罗丹明B溶液2毫升,摇匀。准确加入苯-乙醚(1∶3)混合溶剂6毫升,萃取1~1.5分钟,静置分层后,用干燥玻璃吸光小心吸取有机层放入1厘米比色杯内,以试剂空白作参比,于562毫微米处测量其吸光度,并绘制标准曲线。
(三)分析手续
碱熔法:
称取0.5~1克试样,置于镍或银坩埚中,加入2~3克氢氧化钠,于650~700°熔融分解。熔融物用热水浸提,洗出坩埚,用盐酸缓慢中和至氢氧化物沉淀溶解并过量数毫升。在低温电热板上蒸发至干,搅拌使硅酸脱水,取下冷却。用6N盐酸溶解并移入50毫升容量瓶中,以6N盐酸稀释至刻度,摇匀,放置澄清。
酸溶法:
称取0.5~1克试样,置于铂坩埚中,加入1∶1硫酸0.5毫升、氢氟酸10~15毫升,加热分解试样,蒸发至冒三氧化硫白烟。如试样已分解完全,则直接用6N盐酸稀释。如仍有未分解残渣,则加热至三氧化硫白烟冒尽。取下,加入焦硫酸钾3~4克,于700°熔融至清亮为止。冷后,置于烧杯中,用热的6N盐酸提取并洗出坩埚,移入50毫升容量瓶中,冷却,以6N盐酸稀释至刻度,摇匀。
吸取上述制备溶液10毫升,置于25毫升带塞比色管中,加入浓盐酸1毫升、15%三氯化钛溶液1毫升,摇匀。放置5分钟,加入0.5%罗丹明B溶液2毫升,摇匀,以下按标准曲线绘制手续进行萃取比色。
二、萃取分离-丁基罗丹明B比色法
丁基罗丹明B又称罗丹明5B(C32H39O3N2Cl,分子量535.11),其结构式如下:
在盐酸介质中,三价镓与丁基罗丹明B生成氯镓酸丁基罗丹明B,此络合物可被苯、甲苯、苯-乙酸丁酯(5∶1)所萃取,有机层为玫瑰紫色。反应十分灵敏,能检出0.005微克镓/毫升,其灵敏度比罗丹明B测定镓约大三倍以上。有机层颜色相当稳定,至少在10小时以内无变化。
镓和丁基罗丹明B的苯溶液,在紫外光的作用下,能产生桔黄色的荧光,因此也可进行荧光测定,并别具有更高的灵敏度。
测定条件以5~7N盐酸酸度最适宜。小于5N的酸度则空白颜色很深;大于7N的酸度则镓的络合物颜色显著地减弱。
在三氯化钛存在下,一般矿石中可能存在的铝、金、钼、铬、锰、砷、汞、镉、锗、铟和磷等不妨碍测定。硒、碲和钨经三氯化钛还原后,析出单体沉淀或形成钨蓝,但不影响萃取比色测定镓。干扰镓测定的元素主要是铊、钒、铜、锡、锑和铁,必须预先分离。
用乙酸丁酯从6N盐酸介质中萃取氯化镓,萃取率可达98%以上。有机层中镓可定量被水反萃取。以三氯化钛作还原剂,经一次萃取,50毫克的铁、铜;20毫克的钒、锑和30微克的铊,均能完全分离,唯锡的干扰不能消除,萃取后对镓产生负干扰。用盐酸蒸干除硅的过程中,锡以四氯化锡状态能全部挥发除去。
本法适用于含0.00002%~0.05%镓的测定。
(一)试剂
镓标准溶液 1毫升含1微克镓。
丁基罗丹明B 0.1% 6N盐酸溶液(用时配制)。
丁基罗丹明B的合成方法 取罗丹明B25克置于烧杯中,加水100毫升,于低温加热溶解,过滤。滤液在不断搅拌下加入12.5%氢氧化钠溶液100毫升,煮沸。取下冷却,过滤。将罗丹明钠盐沉淀置于空气中干燥,然后将其置于500毫升锥形瓶中,瓶口插上直立的回流冷凝器,加入54毫升溴丁烷(C4H9Br,沸点101.6°)和200毫升正丁醇(C4H9OH,沸点116~118°),用酒精灯加热10~12小时。将溶液转入瓷皿中,于水浴上加热除去过量的溴丁烷和正丁醇,然后置于烘箱中在150~160°干燥,备用。
(二)标准曲线的绘制
取含0、0.2、0.4、0.6、0.8、……5.0微克镓的标准溶液,分别置于25毫升带塞比色管中,用6N盐酸稀释至5毫升。加入15%三氯化钛溶液6滴,准确加入苯5毫升及0.1%丁基罗丹明B溶液1毫升,萃取1分钟。待分层后,用1厘米比色杯,于560毫微米处测量吸光度,绘制标准曲线。
(三)分析手续
试样的分解与罗丹明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,则补加6N盐酸5毫升)。滴加15%三氯化钛至溶液为紫色,再过量3~5滴,放置20~30分钟。加乙酸丁酯10毫升,萃取1分钟,分层后弃去水相。加6N盐酸5~7毫升振荡20~30秒钟洗涤一次。于有机相中加水15毫升,振荡萃取1分钟。水相放入光滑的30毫升瓷坩埚中,在水浴上蒸干。冷却后,准确加入6N盐酸3毫升,放置2小时以上,溶液移入25毫升带塞比色管中,用6N盐酸2毫升分两次洗涤坩埚,合并于比色管中。加15%三氯化钛溶液6滴、苯5毫升、0.1%丁基罗丹明B溶液1毫升,以下按标准曲线绘制手续进行萃取比色。