磺胺_N_苯基J酸分光光度法测定亚硝酸盐研究

第27卷,第3期 光谱学与光谱分析Vol 127,No 13,pp5732576

2007年3月 Spectroscopy and Spectral Analysis March ,2007　

磺胺2N 2苯基J 酸分光光度法测定亚硝酸盐研究

俞　芸,施文健3,杨凝非

上海理工大学城建学院,上海　200093

摘　要　筛选了重氮组分和偶合组分。研究了重氮偶合显色反应的条件和方法,提出了借助于磺胺2J 酸系

列染料中间体(N 2苯基J 酸、J 酸、双J 酸)重氮偶合技术分光光度法测定亚硝酸盐。在常温溴化钾共存下,亚硝酸盐在稀盐酸溶液中与磺胺发生重氮化反应,在碳酸钠水溶液中重氮盐与J 酸系列染料中间体偶合生成有色偶氮化合物。磺胺2N 2苯基J 酸偶氮化合物的表观摩尔吸光系数为4163×104L ?mol -1?cm -1,线性范围为01003～017mg ?L -1,回收率为9915%～10116%。相对标准偏差为2110%。该本方法可用于环境水体中痕量亚硝酸盐的测定。

关键词　亚硝酸盐;磺胺;N 2苯基J 酸;分光光度法中图分类号:O65713 文献标识码:A 文章编号:100020593(2007)0320573204

　收稿日期:2005212226,修订日期:2006204216

　基金项目:国家自然科学基金项目(70371011)和上海市教育委员会自然科学基金项目(05EZ05)资助

　作者简介:俞　芸,女,1982年生,上海理工大学城建学院硕士研究生 3通讯联系人 e 2mail :swj1957@https://www.wendangku.net/doc/b59178509.html,

引　言

亚硝酸盐在胃肠道的酸性环境中可以转化为致癌物质亚硝胺,在人体内还容易形成高铁血红蛋白,导致组织缺氧[1]。因此世界各国将食品、环境水体中的亚硝酸列为严格

控制对象[2]

。科技人员为建立准确、简便的测定方法做了大量的研究。目前亚硝酸盐的测定方法大致有色谱法、流动注射分析法、毛细管电脉法和化学发光法[3,4]。

酸性条件下亚硝酸与芳香伯胺的重氮化反应是亚硝酸特有的反应,这种反应不受其他共存离子的影响、选择性好、灵敏度高[5],因此世界各国的科学家对重氮偶合分光光度法测定亚硝酸盐做了大量研究工作。Szczepaniak 等提出了一种改进的Griess 方法,采用磺胺药物作为重氮试剂,12萘酚242磺酸或82氨基222萘磺酸为偶合试剂,该方法灵敏度和精确度都较高[6];Nagaraja 等则提出了氨苯砜2间苯三酚重氮偶合分光光度法,反应在室温下完成,该方法可用来检测自然水体和污水中的亚硝酸盐,灵敏度高,表观摩尔吸光系数为4128×104L ?mol -1?cm -1[7];Reddy 等用二氨基芪二磺酸作为重氮试剂,22萘酚为偶合试剂,反应速度很快,表观摩尔吸光系数为310×104L ?mol -1?cm -1[8];刘锐等提出了对氨基苯乙酮2盐酸萘乙二胺法测定亚硝酸盐,反应的p H 在110～210,表观摩尔吸光系数达到5178×104L ?mol -1?cm -1,灵敏度高[9];李建平等提出了对氨基苯磺酸2H 酸法,表观摩尔吸光系数为311×104L ?mol -1?cm -1[10]。从以上文献资料来看,以盐酸萘乙二胺为偶合试剂的重氮偶合法测

定亚硝酸盐,重氮2偶合反应在同一介质中进行,操作简便且灵敏度最高,但是,盐酸萘乙二胺是一种强致癌物,毒性大[11];而选择一些其他染料中间体作偶合试剂,尽管毒性相对较小,但表观摩尔吸光系数比盐酸萘乙二胺法低了40%左右,灵敏度降低。本文提出了借助于磺胺(42氨基磺酰胺)2N 2苯基J 酸(N 2苯基222氨基25萘酚27磺酸)重氮偶合技术测定亚硝酸盐,其方法具有试剂毒性小、仪器简单、操作简便、快速,灵敏度高、分析结果准确等优点,可用于环境水体中痕量亚硝酸盐的测定。

1　实验部分

111　试剂和仪器

710×10-5mol ?L -1亚硝酸钠标准工作液:315×10-3

mol ?L -1亚硝酸钠储备液(使用时用蒸馏水稀释),115mol

?L -1盐酸水溶液,210mol ?L -1碳酸钠水溶液,110%溴化

钾水溶液,110×10-3mol ?L -1N 2苯基J 酸(N 2phenyl J 2Acid ,N PJ A )水溶液,110×10-3mol ?L -1J 酸(J 2Acid ,J A )水溶液,110×10-3mol ?L -1双J 酸(Di 2J 2Acid ,DJ A )水溶液,112×10-3mol ?L -1磺胺(Sulfanilamide ,SM )水溶液。

UV757CR T 分光光度计(上海精密科学仪器有限公司),P HS 22C 精密酸度计(上海雷磁仪器厂)。112　实验方法

在25mL 比色管中分别用移液管移取015mL 盐酸水溶

液、110mL 溴化钾水溶液和亚硝酸钠标准溶液,加入蒸馏水至12mL 左右,摇匀后移入110mL 磺胺水溶液,摇匀,制成重氮盐溶液,静置5min 。另取25mL 容量瓶,加入210mL 碳酸钠水溶液和110mL N 2苯基J 酸(或J 酸、双J 酸)水溶液,摇匀。将重氮盐溶液转入偶合组分中(比色管用少量蒸馏水冲洗,洗液同样转入偶合组分中),

摇匀后再用蒸馏水稀释至刻度。用1cm 比色皿,以不加亚硝酸钠的试剂溶液作参比,在波长495nm (J 酸480nm 、双J 酸500nm )处测定溶液的吸光度。

2　结果与讨论

211　磺胺和J 酸的结构分析

磺胺苯环上氨基与亚硝酸重氮化反应生成重氮盐,磺酰

胺基的存在增大了磺胺的水溶性。N 2苯基J 酸(J 酸、双J 酸)分子中的羟基决定了偶氮基代入的位置,重氮盐主要进攻萘环上羟基的对位,偶氮化合物的分子结构见图1(以J 酸为例)。J 酸(N 2苯基J 酸、双J 酸)的萘环共轭体系较大,显色灵敏。因此,从结构上分析,J 酸系列是比较理想的偶合组分。

Fig 11　Structure of SM and JA azo compounds

212　重氮偶合组分的选择

分别在酸性和碱性水溶液中筛选重氮组分和偶合组分,

结果列于表1和表2。可以看出,碱性条件下由磺胺和J 酸系列(N 2苯基J 酸、J 酸和双J 酸)组成的偶氮化合物的表观摩尔吸光系数最高。由表2可以进一步看出:当J 酸萘环上的氨基2H 分别被苯或另一个J 酸分子取代后吸收光谱发生红移,表观摩尔吸光系数稍有增大。磺胺2N 2苯基J 酸(J 酸、双J 酸)偶氮化合物的吸收光谱见图2。

Fig 12　Adsorption spectra of azo compounds

Azo compounds :1:SM 2N PJ A ;2:SM 2DJ A ;3:SM 2J A

T able 1　Selection of diazo compounds and coupling compounds

in the acid medium(pH 314)

Diazo

compounds Coupling compounds λmax

/nm ε

/(L ?mol -1?cm -1)

H 2Acid H 2Acid 4104171×103J 2Acid N 2(12Napht hyl )et hylenediamine dihydrochloride

4005180×103Sulfanilamide H 2Acid 5302136×104Sulfanilamide

J 2

Acid 4802173×104Anilin

J 2Acid 4801101×104Anilin

N 2(12Napht hyl )et hylenediamine dihydrochloride

550

2133×104

T able 2　Selection of diazo compounds and coupling compounds

in the alkaline medium(pH 1018)

Diazo compounds Coupling compounds λmax

/nm ε

/(L ?mol -1?cm -1)

H 2Acid H 2Acid 5507150×103H 2Acid J 2Acid

4001131×104H 2Acid α2napht hol 5801101×104J 2Acid J 2Acid 5102128×104J 2Acid H 2Acid 5301172×104J 2Acid α2napht hol 5102128×104J 2Acid R 2Salt

5001145×104Sulfanilamide

N 2phenyl J 2Acid 4954163×104Sulfanilamide Di 2J 2Acid 5004145×104Sulfanilamide J 2Acid 4804134×104Sulfanilamide

α2napht hol 5202159×104Anilin Di 2J 2Acid 5003122×104Anilin N 2phenyl J 2Acid

4953129×104Anilin

R 2Salt

490

4160×103

213　重氮偶合反应条件的选择21311　酸度对重氮化反应的影响

按实验方法,试验了重氮液酸度对重氮化反应的影响。结果表明:p H 114～315,即盐酸浓度在510×10-4～715×10-2mol ?L -1时吸光度稳定且最大(见图3),实验选用115mol ?L -1的盐酸0150mL 。这是因为当p H 过低时,磺胺转

Fig 13　Influence of pH on diazotization

Azo Compounds :1:SM 2NPJ A ;2:SM 2DJ A ;3:SM 2J A

475光谱学与光谱分析 第27卷

化为铵盐,会降低重氮反应速率;当p H 升高时则不利于重氮化反应,方法的灵敏度降低。21312　温度对重氮化反应的影响

通常重氮盐在低温下较稳定,在高温下则易分解。图4显示了温度对重氮反应的影响。磺胺重氮盐在5～20℃吸光度平稳,重氮化在常温下进行即可

。

Fig 14　Influence of tempareture on diazotization

Azo Compounds :1:SM 2NPJ A ;2:SM 2DJ A ;3:SM 2J A

21313　溴化钾用量的影响

为了加快重氮化反应的速度,用溴化钾作为催化剂。因

为磺胺中磺酰基为吸电子基团,重氮化反应速度较快,加入溴化钾可使反应更快地完成。测定时加入110%溴化钾溶液110mL 。21314　磺胺用量的影响

实验用浓度为01642mg ?L -1的亚硝酸钠水溶液。磺胺

浓度在213×10-5～117×10-4mol ?L -1

范围内吸光度稳定,

实验选择112×10-3mol ?L -1

磺胺溶液110mL 。21315　时间对重氮化反应的影响

磺酰基为吸电子基团,减弱了芳胺的碱性,

故重氮化反

Fig 15　I nfluence of time on diazotization

Azo compounds :1:SM 2N PJ A ;2:SM 2DJ A ;3:SM 2J A

应所需时间很短,往往数十秒至数分钟内完成。按实验方法,试验了重氮化时间1～20min ,实验表明,5～20min 内吸光度稳定且最大(见图5),实验选择5min 。21316　p H 对偶合反应的影响

按实验方法对偶合介质的p H 进行了选择。吸光度随着p H 值增大而增大,当p H 为716～1018时吸光度最大且平稳(见图6)。这是因为在碱性介质中有利于偶合组分萘环上羟基形成活泼酚负离子。当p H 大于1018时,由于重氮盐在碱性介质中转变为不活泼的反式重氮酸盐而失去偶合力。碳酸钠浓度在01050～0150mol ?L -1之间吸光度稳定且最大。实验中加入

210mol ?L -1的碳酸钠210mL 。

Fig 16　I nfluence of pH on coupling reaction

Azo Compounds :1:SM 2NPJ A ;2:SM 2DJ A ;3:SM 2J A

21317　偶合组分用量的影响

实验用浓度为01642mg ?L -1的亚硝酸钠水溶液。N 2苯

基J 酸(J 酸、双J 酸)浓度在210×10-5～115×10-4

mol ?L -1范围内吸光度稳定。本实验选择110×10-3mol ?L -1N 2苯基J 酸(J 酸、双J 酸)溶液110mL 。21318　共存离子的影响

按实验方法,对环境水体中常见共存离子的影响进行了试验,在01642mg ?L -1的亚硝酸钠溶液中加入K +,Na +,Ca 2+,Mg 2+,Al 3+,Fe 3+,Pb 2+,Cu 2+,Cd 2+,Ag +,Cr 3+,

Hg 2+,Ni 2+,Zn 2+,NO -3,SO 2-4

,H 2PO -4,HCO -3,F -,Cl -,Br -,I -,所试离子浓度均采用江河水中离子浓度的上

限[12],结果表明,被测试液吸光度相对误差均小于5%。214　工作曲线

按实验方法绘制工作曲线,结果见表3。

T able 3　The stand ard w ork curve

Met hods Linear regression equations

r Linear range/(mg ?L -1)

ε/(L ?mol -1?cm -1)

SM 2N PJ A A =1100c (mg ?L -1)+01014201998901003～0174163×104SM 2DJ A A =01954c (mg ?L -1)

+01008701999601003～0174145×104SM 2J A A =01938c (mg ?L -1)+010074

01999301003～0184134×104G B 7493-1987

A =1107c (mg ?L

-1)

+010102

019996

01002～016

510×104

215　样品分析

河水样先用中速定性滤纸过滤,在每100mL 滤后水样

中加入2mL 氢氧化铝悬浮液,搅拌,静置,过滤,弃去25mL 初滤液,再取水样测定[13]。

在25mL 容量瓶中移入碳酸钠水溶液210mL 、N 2苯基J 酸(J 酸、双J 酸)水溶液110mL ,摇匀,制成偶合组分。在25mL 比色管中移入过滤水样10100mL ,盐酸水溶液015mL 、溴化钾水溶液110mL 和磺胺水溶液110mL ,摇匀,静

5

75第3期 光谱学与光谱分析

置5min。将重氮盐溶液转入偶合组分中(比色管用少量蒸馏水冲洗,洗液同样转入偶合组分中),摇匀后用蒸馏水稀释至刻度。以蒸馏水替代过滤水样作参比,用1cm比色皿,在495nm(480和500nm)波长处测定溶液的吸光度。用标准加入法做回收实验(n=8)并与国标法[13]进行对照实验,测定结果一并列入表4。

T able4　Analytical results of river w ater

Met hods Found/(mg?L-1)RSD/%Am’t added/(mg?L-1)Total Am’t found/(mg?L-1)Recovery/% SM2NPJ A11071211001640117089915

013201139610116 SM2DJ A11080214601640117149911

01320113939718 SM2J A11090117001640117209814

01320114079911

G B7493-198711092211301640117229814

013201141310013

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Study and Spectrophotometric Determination of Nitrite with Sulfanilamide and N2Phenyl J2Acid System

YU Yun,SHI Wen2jian3,YAN G Ning2fei

College of Urban Construction,University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai　200093,China

Abstract　In the present article,compounds used in diazotizing2coupling reaction were selected.The conditions and methods of diazotizing2coupling chromogenic reaction were studied.A new method of diazotizing2coupling spectrophotometry with sulfanila2 mide(p2aminobenzene sulfonamide)and J2Acid series dye intermediates(N2phenyl J2Acid,J2Acid,Di2J2Acid)to determine nitrite was developed.At room temperature,in the presence of potassium bromide,nitrous acid reacted with sulfanilamide in the medium of thin hydrochloric acid.Then diazonium salt reacted with N2phenyl J2Acid in the aqueous solution of sodium carbon2 ate,forming coloured azo compounds.The apparent molar absorptivity was4163×104L?mol-1?cm-1.The Beer’s law was obeyed in the range of010032017mg?L-1.The recoveries were in the range of9915%210116%.RSD was211%.This method has been used for the determination of trace nitrite in the environmental water.

K eyw ords　Nitrite;Sulfanilamide;N2phenyl J2Acid;Spectrophotometry

3Corresponding author(Received Dec.26,2005;accepted Apr.16,2006) 675光谱学与光谱分析 第27卷