CN103472015B - 基于碘-淀粉显色体系动态吸光度定量分析法 - Google Patents

Abstract

本发明属于化学与光谱分析测试技术领域，具体公开了基于碘-淀粉显色体系动态吸光度定量分析法。具体步骤是：（1）室温下，在比色皿中，分别移入定量的IO₃ ^-溶液，一定量的淀粉和一定量的盐酸，摇匀；（2）快速移入一定量的还原剂如盐酸羟胺等，即刻加盖摇匀；（3）在600nm波长处测定体系吸光度的动态值；（4）用时间-吸光度关系图，获得大值吸光度<i>A</i>_max或计量点吸光度<i>A</i>’_max；（5）依照（1）～（4）方法，用显色体系IO₃ ^-的初始浓度<i>c</i>与<i>A</i>_max或<i>A</i>’_max值的对应关系，建立标准曲线和测定未知溶液IO₃ ^-的浓度。本法应用于直接与间接碘量分析，具有简便、准确、微量、快速和价廉等优点；还可应用于与本发明发生关联的化学反应动力学研究，具有理论和应用价值。

Description

基于碘-淀粉显色体系动态吸光度定量分析法

技术领域

本发明涉及化学与光谱分析测试技术领域，具体涉及基于碘-淀粉显色体系动态吸光度定量分析法。

背景技术

碘淀粉显色反应是传统的极为经典的化学反应，在水溶液中，当I₂分子穿入淀粉的螺旋结构中，形成I₂-淀粉包合物，吸收蓝色的互补色光，溶液呈蓝色。I₂-淀粉的显色反应为可逆反应（I₂+淀粉I₂-淀粉包合物），在一定条件下达到平衡，如改变反应条件，如浓度、温度、酸碱度等，平衡被打破，包合物的浓度随之改变，吸光度也随之发生变化。I₂在碱性环境歧化最快，中性其次、酸性较缓慢；即使在酸性条件下，I₂依然歧化，I₂浓度不断降低，难维持平衡态。I₂-淀粉包合物不稳定的特性，使该显色体系难以满足常规的吸光光度定量分析，该显色反应常用于定性分析。

目前涉及碘-淀粉显色体系吸光光度定量分析法，除甄铧等在《一种碘-淀粉显色体系分光光度定量分析法》（中国，2013104091344[P]）公布了一种碘-淀粉显色体系稳定方法并用分光光度法作定量分析，其余涉及碘-淀粉显色吸光光度定量分析方法的文献均未对解决碘-淀粉显色体系不稳定方法作报道，任用常规的碘-淀粉显色方法和常规吸光光度法作定量分析，分析结果可靠程度低。

本发明的基于碘-淀粉显色体系动态吸光度定量分析法，与上述所有的方法皆不同，不依赖碘-淀粉显色的稳定与否，另辟蹊径，具体公开了IO₃ ^-与还原剂如盐酸羟胺等用盐酸为介质与淀粉组成显色体系，测定显色体系的动态吸光度，获得时间-吸光度函数图和大值吸光度A _max值，对该图作处理可获得A’_max，A’_max值为IO₃ ^-与还原剂反应计量点的吸光度，大值吸光度A _max值和A’_max值与显色体系IO₃ ^-初始浓度c均呈现良好线性关系，由此建立了基于碘-淀粉显色体系动态吸光光度定量分析法。本发明法具有简便、准确、微量、快速和价廉的特点，用于直接和间接碘量分析和与本法发生关联的化学反应动力学研究，有广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简便、准确、微量、快速和价廉的基于碘-淀粉显色反应体系动态吸光度定量分析法。

基于碘-淀粉显色反应体系动态吸光度定量分析法，具体步骤是：

（1）室温下，在容积为4mL有盖的1cm比色皿中，移入定量的含IO₃ ^-溶液，移入一定量的淀粉和一定量的盐酸，摇匀；

（2）快速移入一定量的还原剂如盐酸羟胺等，即刻加盖摇匀，试剂加入总体积控制为3.5mL，留0.5mL空间以便摇匀；

（3）即刻放入分光光度计中，用600nm为测量波长，测定体系吸光度的动态值；

（4）用时间和吸光度绘制图像，获得时间-吸光度函数图，在某一时刻或一时间段，吸光度有一大值A _max；

（5）依照（1）～（4）方法，取不同体积的同一IO₃ ^-标准溶液，分别制成显色体系，测定体系的动态吸光度获得A _max值，用显色体系IO₃ ^-的初始浓度c与A _max值的对应关系，建立标准曲线，获得线性回归方程及相关系数；

（6）按上述（1）～（4）的方法，测定某未知IO₃ ^-初始浓度的显色体系的A _max值，依据（5）的回归方程计算出被测体系中IO₃ ^-的初始浓度。

为了与分光光度计的检测范围和灵敏度相适应，本发明将被测体系中初始IO₃ ^-的初始浓度为0.072～0.126mmol/L范围。

本发明使用的盐酸溶液是高浓度微体积，如具体实施方式中使用6mol/L盐酸溶液50μL，目的有二，其一，使用盐酸作介质比硫酸显色快，效果更好；其二，便于调整其他试剂的体积加入量。

本发明使用的淀粉为普通分析纯淀粉，使用4mL光程1cm比色皿，取1%淀粉溶液1.50mL以上，淀粉溶液在1.50mL基础上增量，对显色体系吸光度无影响。

本发明使用一定量的还原剂如盐酸羟胺，在显色体系中优先与IO₃ ^-作用生成I₂，微量IO₃ ^-作用完全后，过量的盐酸羟胺再与I₂作用，盐酸羟胺与IO₃ ^-作用后过量一倍以上。

本发明用600nm为测量波长，测定体系吸光度的动态值；用时间和吸光度绘制图像，获得时间-吸光度函数图像如图1；

（1）图1的结果是本发明建立的基于碘-淀粉显色反应体系动态吸光度定量分析法最重要的化学反应动力学依据；

（2）将图1作两条趋势线：a线为IO₃ ^-与盐酸羟胺作用生成I₂的趋势线，b线为过量的盐酸羟胺与I₂作用消耗I₂的趋势线，a、b二趋势线的延长线相交于一点A’_max，如图2，A’_max值指示了IO₃ ^-与盐酸羟胺的化学反应计量点；

（3）用体系中IO₃ ^-初始浓度c与A’_max值的对应关系，建立标准曲线，获得线性回归方程的相关系数r﹥0.9999，遵循朗伯比尔定律；用于直接和间接碘量分析的相关计算；

（4）用体系中IO₃ ^-初始浓度c与A _max值的对应关系，建立标准曲线，获得线性回归方程的相关系数r﹥0.9999，遵循朗伯比尔定律，更为便捷的用于直接和间接碘量分析的相关计算；

（5）体系中IO₃ ^-初始浓度c与大值吸光度A _max和A’_max分别建立对应关系，都能获得很好的线性关系，为了简便和快速处理数据，可将A _max视为A’_max，用于本发明方法的定量计算。

本发明的基于碘-淀粉显色反应体系动态吸光度定量分析法，是以化学反应动力学为基础，保证了测定结果的最大程度可靠；本发明应用于与本发明发生关联的化学反应动力学研究，也是顺理成章。

本发明的基于碘-淀粉显色反应体系动态吸光度定量分析法，不使用昂贵仪器，各种试剂使用量少，分析成本低，价廉；一般分析人员在普通实验室即可快速完成，操作简便；重现性好，标准曲线线性好，分析结果准确度高；本发明具有简便、准确、微量、快速和价廉等优点，用于直接和间接用于碘量分析，还可应用于与本发明发生关联的化学反应动力学研究，具有理论和应用价值。

附图说明

图1为本发明的显色体系的时间-吸光度函数图。

图2为本发明的显色体系IO₃ ^-与盐酸羟胺的化学反应计量点求解A’_max值示意图。

图3为本发明的显色体系中IO₃ ^-初始浓度c与A _max值的对应关系建立的标准曲线示意图。

具体实施方式

下面的实施方式描述了本发明建立的基于碘-淀粉显色反应体系动态吸光度定量分析法的原理：

由本发明的显色体系时间-吸光度函数图分析，得出三个反应的速率关系为 ﹥，定量的IO₃ ^-在盐酸介质中优先与盐酸羟胺作用定量生成的I₂，I₂与淀粉快速生成I₂-淀粉包合物，吸光值由小增大；当IO₃ ^-消耗殆尽，体系中的I₂即刻与盐酸羟胺作用，I₂-淀粉包合物浓度开始由大变小，吸光值由大减小；呈现如图1化学反应动力学函数图像；将图1作图像处理，结果如图2，a线为IO₃ ^-与盐酸羟胺作用生成I₂的趋势线，b线为过量的盐酸羟胺与I₂作用消耗I₂的趋势线，a、b二趋势线的延长线相交于一点A’_max，A’_max值指示了IO₃ ^-与盐酸羟胺的化学反应计量点；体系中IO₃ ^-初始浓度c与大值吸光度A _max和A’_max分别建立对应关系，都能获得很好的线性关系，为了简便和快速处理数据，用IO₃ ^-浓度c与A _max值的对应关系，建立标准曲线，获得线性回归方程的相关系数r﹥0.9999，遵循朗伯比尔定律，更为便捷的用于本发明的相关计算。虽然该体系并非平衡体系，且反应历程也较为复杂，但动态吸光度的变化有很好的规律性，A _max值可方便、快捷、准确的测定，A _max值与参加反应的IO₃ ^-初始浓度之间能建立很好线性函数关系，圆满的解决了IO₃ ^-的定量分析。

实施例1：基于碘-淀粉显色体系动态吸光度定量分析法精密度试验与标准曲线的建立，其操作步骤：

（1）在室温下，取容积4mL光程1cm的石英比色皿作反应容器，反应液体总体积3.50mL，留0.5mL空间以便摇匀；移入1.00mL0.315mmol/L的碘酸钾标准溶液，移入6mol/L盐酸溶液50μL，移入1%的淀粉溶液2.40mL，移入100g/L盐酸羟胺50μL，，迅速加盖摇匀，即刻放入光度计，以600nm为测量波长，测定动态吸光度，获得A _max值；按此法平行6次，用6次测定的A _max值计算，RSD(%)=0.81%；

本发明建立基于碘-淀粉显色体系动态吸光度定量分析法精密度好；

（2）分别移取0.80、0.90、1.20、1.40mL0.315mmol/L的碘酸钾标准溶液，用1%的淀粉溶液控制总体积3.50mL，其余试剂用量不变，按（1）法显色；每一显色体系在移入盐酸羟胺后，迅速加盖摇匀，即刻放入光度计中，600nm处测定动态吸光度，用A _max值作标准曲线如图3，获得线性回归方程，线性范围0.072～0.126mmol/L，相关系数r﹥0.9999；

本发明建立基于碘-淀粉显色体系动态吸光光度定量分析法线性关系好，满足吸光光度分析方法要求。

实施例2：基于碘-淀粉显色体系动态吸光度定量分析法体系中IO₃ ^-初始浓度c与A _max和A’_max线性关系考察，其操作步骤：

（1）按实施例1的（2）步骤方法获得不同IO₃ ^-初始浓度的显色体系的A _max值；

（2）用图2方法处理图像，获得不同IO₃ ^-初始浓度的显色体系的A’_max值；

（3）用体系中IO₃ ^-初始浓度c与A’_max值的对应关系进行线性回归分析，获得相关系数r﹥0.9999；

体系中IO₃ ^-初始浓度c与大值吸光度A _max和A’_max分别建立对应关系，都能获得很好的线性关系，为了简便和快速处理数据，可将A _max视为A’_max，用于本发明方法的定量计算。

实施例3：基于碘-淀粉显色体系动态吸光光度定量分析法测定市售加碘（KIO₃）食盐碘含量，其操作步骤：

（1）准确称取市售加碘食盐（川晶牌，成都盐业公司，包装标明含KIO₃以碘计量2100～3900μg/100g）100.0克，用400mL蒸馏水加热煮沸溶解，冷至室温结晶，取清液减压浓缩至50mL，冷至室温结晶，清液转入100mL容量瓶，用蒸馏水定容，所制备的试液碘含量在21～39μg/mL；

（2）取容积4mL光程1cm的石英比色皿作反应容器，移入0.80mL0.315mmol/L的碘酸钾标准溶液，移入6mol/L盐酸溶液50μL，移入1%的淀粉溶液2.60mL，移入100g/L盐酸羟胺50μL，总体积为3.50mL，迅速加盖摇匀，即刻放入光度计，在600nm动态测吸光度；

（3）分别移取0.90、1.00、1.20、1.40mL0.315mmol/L的碘酸钾标准溶液，用1%的淀粉溶液控制总体积3.50mL，其余试剂用量不变，重复上述操作；用A _max值作标准曲线，获得线性回归方程A _max=，线性范围0.072～0.126mmol/L，相关系数r﹥0.9999；

（4）取容积4mL光程1cm的石英比色皿作反应容器，移入1.40mL（1）步骤制备的试液，移入6mol/L盐酸溶液50μL，移入1%的淀粉溶液2.00mL，移入100g/L盐酸羟胺50μL，加盖摇匀，即刻放入光度计，在600nm测得A _max值；平行6次，用A _max值代入线性回归方程进行计算；测定结果：市售加碘食盐碘含量为2330μg/100g，RSD﹤1%（n=6）。

Claims (5)

1.基于碘-淀粉显色体系动态吸光度定量分析法，含有下述步骤：

（1）室温下，在容积为4mL光程1cm比色皿中，移入定量的含IO₃ ^-溶液，移入一定量的淀粉和一定量的盐酸，摇匀；

（2）快速移入一定量的还原剂盐酸羟胺，即刻加盖摇匀，试剂加入总体积控制小于4mL，留少量空间用于摇匀，所述盐酸羟胺与微量IO₃ ^-作用完成后，还有余量与I₂作用；

（3）即刻放入分光光度计中，用600nm为测量波长，作时间-吸光度扫描图，测定体系峰值吸光度A_max值；

（4）依照步骤（1）～（3），用碘酸钾标准溶液制备IO₃ ^-浓度在0.072～0.126mmol/L一系列有浓度梯度的显色体系，用测量波长测定吸光度A_0max，用IO₃ ^-浓度c与A_0max的对应关系，建立校准曲线；

（5）依照步骤（1）～（3），测定某未知含IO₃ ^-溶液的显色体系的峰值吸光度A_1max值，依据校准曲线计算出被测体系中IO₃ ^-的浓度。

2.根据权利要求1的方法，其特征是体系中IO₃ ^-的初始浓度控制在0.072～0.126mmol/L的范围，使用了盐酸为介质。

3.根据权利要求1方法，其特征是显色体系IO₃ ^-的初始浓度c与峰值吸光度A_max值校准曲线相关系数r﹥0.9999。

4.根据权利要求1的方法，其中步骤（3）还包括：将时间-吸光度扫描图作a与b两条趋势线，a线为IO₃ ^-与盐酸羟胺作用生成I₂的趋势线，b线为过量的盐酸羟胺与I₂作用消耗I₂的趋势线，a、b二趋势线的延长线相交于一点A’_max，A’_max值指示了IO₃ ^-与盐酸羟胺的化学反应计量点。

5.根据权利要求4的方法，其中步骤（4）还包括：用体系中IO₃ ^-初始浓度c与A’_max值的对应关系，建立校准曲线。