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现如今,工业发展的速度逐年加快,许多金属元素逐渐通过各种渠道进入到我们生活的环境中。为了研究金属元素对人体和环境的影响,一些化学分析工作者们致力于探讨金属元素的新分析方法。其中,研制新显色剂这一研究方向被认为是近年来的热点之一,其作用是将方法的选择性和灵敏度得以提高、检出限得以降低。基于此,本文合成了两种之前从未报道的试剂,5-(5-氰基-2-吡啶偶氮)-2,4-二氨基甲苯(5-CN-PADAT)是其一,其二是5-(5-磺酸-2-吡啶偶氮)-2,4-二氨基甲苯(5-SO3H-PADAT),并分别对二者进行了表征,同时将5-CN-PADAT在分光光度法中的应用以及2-(5-溴-2-吡啶偶氮)-5-二甲氨基苯(5-Br-PADMA)在激光热透镜(TLS)当中的应用做以详细讨论。具体内容如下:(1)合成5-CN-PADAT,并使用元素分析、红外光谱、氢核磁共振波谱等分析手段对其表征。(2)合成5-SO3H-PADAT,并使用高分辨质谱、红外光谱、核磁共振氢谱等分析手段对其表征。(3)5-CN-PADAT与钯的显色反应研究。试验结果显示:在浓度为1.2 mol/L的HCl O4中,在室温条件下放置5 min,Pd(Ⅱ)可与5-CN-PADAT反应形成组成比为1:1的稳定配合物,颜色为紫红色。该稳定配合物在586 nm处有一最大吸收峰,遵守比尔定律的Pd(Ⅱ)的浓度范围是0~1.2μg/m L。线性回归方程为A=1.110ρ(μg/m L)+0.0086,r=0.9999,ε=1.20×105 L·mol-1·cm-1。该反应在强酸条件下进行,大量常见金属离子以及存在Au(Ⅲ)(1250),Os(Ⅳ)(500),Ag+和Rh(Ⅲ)(250),Ir(Ⅳ)和Pt(Ⅳ)(125),Ru(Ⅲ)(75)(以倍数计)时都不会对该测定有影响。将本法应用在钯分子筛和钯-炭催化剂中Pd(Ⅱ)的测定,测定结果和参考值相符,RSD(n=6)分别为2.3%和3.7%。(4)5-CN-PADAT与铑的显色反应研究。试验结果显示:当p H处于4.0~5.6时,Rh(III)能与5-CN-PADAT生成稳定的Rh(III)-5-CN-PADAT,其组成比是1:2。该配合物在加入0.9~6.0 mol/L HCl O4、1.2~7.2 mol/L H2SO4、1.32~4.2 mol/L HCl或3.0~9.0 mol/L H3PO4时就可质子化成另一种配合物,我们选择浓度是2.4mol/L的H2SO4,Rh(III)-5-CN-PADAT的λmax=580 nm。符合比尔定律的Rh(III)的浓度范围为0~1.0μg/m L。线性回归方程是A=2.110ρ(μg/m L)+0.0270,相关系数为0.9995,ε=2.28×105 L·mol-1·cm-1,目前与其他同类试剂相比灵敏度最高。此法简捷,用在测定铑-炭催化剂中的Rh(III),结果显示良好。(5)5-CN-PADAT与钴的显色反应研究。由实验结果可知:p H在4.2~10之间,钴(II)与5-CN-PADAT生成稳定的Co(II)-5-CN-PADAT,该配合物的λmax=509 nm。当用浓度是2.4 mol/L的硫酸对其进行酸化之后,Co(II)-5-CN-PADAT由于质子化作用而转化成另一种质子化型体,λmax红移到579 nm的位置。线性方程是A=2.319ρ(μg/m L)-0.0024,r=0.9999。遵守比尔定律的钴(II)的浓度范围是0~0.8μg/m L,表观摩尔吸光系数ε579=1.36×105 L·mol-1·cm-1。该方法反应时间短且灵敏度高,用在测定矿样中的微量钴(II)时,最终结果和FAAS的结果相仿。(6)5-CN-PADAT与钌的显色反应研究。由实验结果可得:p H在4.0~5.5之间,加入盐酸羟胺并加热,Ru(II)与5-CN-PADAT生成稳定的Ru(II)-5-CN-PADAT,该配合物的λmax=520 nm。若加入强酸之后Ru(II)-5-CN-PADAT的λmax红移到538 nm。0.03~0.78 mol/L HCl、0.03~0.6 mol/L H2SO4、0.03~1.2 mol/L H3PO4和0.03~0.2 mol/L HCl O4为其适宜的酸度范围,本文选0.3 mol/L HCl做为测定介质。服从Beer定律的钌(II)的浓度范围是0~0.9μg/m L,表观摩尔吸光系数ε538=4.90×104 L·mol-1·cm-1。与同类试剂相比,该法加热时间较短,且在氟化铵的存在下,本法具有良好的选择性,用在测定钌炭催化剂、钌分子筛中的Ru(II),结果显示良好。(7)5-Br-PADMA可以与Pd(II)进行显色反应,且选择性高。基于此,本文采用激光热透镜光谱法对钯进行测定,建立了Pd(II)的新分析方法。该实验结果表明,在浓度为0.6 mol/L HCl O4中,室温条件下放置10 min,钯(II)与5-Br-PADMA反应形成稳定的配合物,颜色为青蓝色。λmax=611 nm,能匹配于He-Ne激光器(λ输出=632.8 nm)。与热透镜信号强度呈线性关系的Pd(II)的浓度在5~150 ng/m L之间,1.6 ng/m L是其检出限,本法与光度法相比灵敏度提高了115倍(通过工作曲线的斜率进行计算得到)。许多常见的离子以及当存在10倍量的Pt(IV),Rh(III),Ir(III),Ru(III),Os(IV)和Au(III)都不会对该测定有影响,说明该法的选择性好。本法用在测定矿石、合金和催化剂中的Pd(II),结果显示良好。