亞硝酸鈉提取海帶中碘的實驗條件探索

楊孝容 孫國峰 江滔 王曉麗

摘要：探討了以亞硝酸鈉作為氧化劑提取海帶中碘的實驗條件，介紹了該實驗方法和操作條件，用分光光度法測定海帶中碘的含量。結(jié)果表明，該方法測定結(jié)果的重現(xiàn)性較好，用于樣品分析的相對標準偏差為1.0%～2.3%（n=4），平均加標回收率在97.22%～99.90%。提取方法精密度高、可操作性強，可用于高中化學“從海帶中提取碘”的實驗教學。

關鍵詞：海帶；碘提??；亞硝酸鈉；氧化萃??；實驗條件探索

文章編號：1005–6629（2016）10–0045–04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 問題的提出

“從海帶中提取碘”是高中化學物質(zhì)的分離和提取的重要實驗之一，在普通高中人教版、蘇教版和魯科版教材中均編入了“從海帶中提取碘”的實驗。從海帶中提取碘的氧化劑有過氧化氫[1～3]、飽和氯氣[4，5]、溴水[6]、重鉻酸鉀[7]、亞硝酸鈉[8，9]等。之前對過氧化氫作氧化劑提取海帶中碘的實驗條件進行了優(yōu)化[10]，酸度對過氧化氫提取海帶中碘影響很大，理想酸度是NaAc-HAc的緩沖溶液，在較高的酸度條件下，過氧化氫把碘單質(zhì)進一步氧化為碘酸，提取碘量減少甚至無法獲得碘。相應的電對和電位為：H2O2+2H++2e-=2H2O，Eθ（H2O2/H2O）=1.77V；I2+2e-=2I-，Eθ（I2/I-）= 0.54V；2IO3-+12H++10e-=I2+6H2O，Eθ（IO3-/I2）= 0.99V。從標準電極電位可知，過氧化氫不僅可以氧化碘離子為碘單質(zhì)，而且可以氧化碘單質(zhì)為碘酸。但亞硝酸鈉情況就不一樣，亞硝酸鈉在較強酸性環(huán)境下形成亞硝酸，HNO2+H++e-=NO+H2O，Eθ（HNO2/NO）=0.99V。從標準電極電位可知，亞硝酸鈉的氧化性較過氧化氫弱，可以氧化碘離子為碘單質(zhì)，但不能氧化碘單質(zhì)為碘酸。本研究探究優(yōu)化亞硝酸鈉作氧化劑提取和測定海帶中碘的實驗條件，為中學化學實驗提供穩(wěn)定性好、操作性強的實驗服務。

2 實驗部分

2.1 主要儀器和試劑

DHG-9075電熱恒溫鼓風干燥箱（上海齊欣科學儀器有限公司）、ZN-400A型高速萬能粉碎機（吉首市中誠制藥機械廠）、FC204型電子天平（上海精科天平）、SX2-5-12電阻爐（上海意中電爐有限公司）、T6新世紀紫外-可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）、TU-1950紫外-可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）、KQ3200E型超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；25mL比色管、250mL容量瓶、10mL量筒、125mL分液漏斗、移液管、燒杯、玻璃棒；瓷坩堝、泥三角、坩堝鉗、小電爐

用冰醋酸稀釋為1：1 HAc，以及H2SO4、HCl和H3PO4，濃度各自分別為0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mol/L；用亞硝酸鈉固體配制成0.5%NaNO2溶液；1.40 mg/mL碘標準溶液（0.3510g I2+0.62g KI，配制成250mL，用Na2S2O3標準溶液標定其濃度）：KI溶液（0.5410g配制為250mL）；氯仿、無水硫酸鈉（實驗所有試劑均為分析純、實驗用水為一次蒸餾水）

實驗樣品：干海帶（商場購買）

2.2 樣品預處理

海帶表面的附著物用刷子刷凈，用DHG-9075電熱恒溫鼓風干燥箱90℃烘干，用ZN-400A型高速萬能粉碎機粉碎成海帶粉，裝入自封袋備用。

2.3 實驗方法

2.3.1 樣品溶液制備階段

準確稱取1.5g海帶粉在瓷坩堝中，用5滴酒精潤濕，在電爐上灰化后移入升溫至650℃電阻爐，爐門留小縫加熱30min，然后關好爐門再加熱30min。稍冷取出，冷卻至室溫后將灰分全部轉(zhuǎn)入小燒杯，加5mL蒸餾水并用KQ3200E型超聲波清洗器震蕩溶解灰分，慢慢滴加10mL 0.5 mol/L H2SO4并轉(zhuǎn)入分液漏斗中。

2.3.2 萃取和分光光度法測定階段

將樣品溶液轉(zhuǎn)入分液漏斗后，加入10mL CHCl3，再加5mL 0.5% NaNO2溶液，振蕩，靜置。分層后將含碘的CHCl3層從分液漏斗的下端放入另一分液漏斗中，在水相層加入7mL CHCl3萃取，如此反復2次，合并CHCl3層加入一藥匙無水Na2SO4，振蕩以除去其中的水分，溶液變?yōu)槌吻逋该鞯拿导t色，慢慢從下口放出至25mL比色管中，用CHCl3定容到25mL，搖勻，稍靜置。用1cm比色皿在510nm處測定吸光度，根據(jù)標準曲線定量?；厥誄HCl3層用1 mol/L NaOH處理，CHCl3層經(jīng)無水Na2SO4處理后可重復使用。

3 結(jié)果與討論

3.1 灼燒溫度選擇

根據(jù)參考文獻[11]電阻爐溫度選擇650℃。

3.2 測定波長的選擇

取一定量的碘標準溶液于CHCl3中，在400～600nm掃描吸收曲線。結(jié)果表明，碘的氯仿溶液的最大吸收波長為510nm。所以碘溶液吸光度的測定波長均選510nm。

3.3 酸和濃度試驗

3.3.1 醋酸試驗

按“2.3.1”灰化方法灼燒10份，分別加入1：1 HAc 4.0mL、5.0mL、6.0mL、8.0mL、10mL，每體積平行分2份，酸少于10mL補蒸餾水至10mL（下同），其余與“2.3.2”方法相同。實驗結(jié)果表明，1：1 HAc體積在4.0～10mL范圍內(nèi)，測得樣品中碘的含量基本相同。上述體積相當于20%～50% HAc 10mL，說明HAc濃度在較寬范圍內(nèi)對實驗結(jié)果沒有影響。

3.3.2 硫酸試驗

按“2.3.1”灰化方法灼燒6份，試驗了0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mol/L H2SO4對測定海帶碘含量的影響。實驗結(jié)果表明，H2SO4濃度在 0.2～1.0 mol/L，測得海帶中碘含量基本不變。

3.3.3 鹽酸和磷酸試驗

灰化灼燒10份，分別各自試驗了0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mol/L HCl和H3PO4對測定海帶碘含量的影響。實驗結(jié)果表明，HCl和H3PO4濃度在0.4～1.0 mol/L，測得海帶中碘含量基本相同。

綜合上述酸和濃度試驗表明，對1.5g海帶，氧化劑0.5% NaNO2 5mL，酸性介質(zhì)由10mL 20%～50% HAc、0.2～1.0 mol/L H2SO4、0.4～1.0 mol/L H3PO4或HCl提供，用CHCl3萃取測得海帶中碘的含量基本相同。說明HAc、H2SO4、HCl和H3PO4均可選擇。且濃度在較寬的范圍對碘的提取沒有影響。本實驗選擇0.5 mol/L H2SO4 10mL。

3.4 亞硝酸鈉用量試驗

按“2.3.1”方法灰化灼燒5份，用0.5 mol/L H2SO4 10mL，分別加入0.5% NaNO2溶液2.0mL、4.0mL、5.0mL、6.0mL和8.0mL，其余與“2.3.2”方法相同。試驗結(jié)果表明，0.5% NaNO2體積在2.0～8.0mL，測得海帶中碘的含量基本不變。實驗選擇0.5% NaNO2 5.0mL。

3.5 反應時間試驗

按“2.3.1”方法灰化灼燒7份，再考察加入NaNO2反應不同時間后進行第一次萃取分離?？疾鞎r間分別為2min、4min、6min、8min、10min、15min、20min。試驗結(jié)果表明，反應時間在2～20min，測得海帶中碘的含量基本相同。結(jié)果說明在該條件下NaNO2氧化碘化物生成碘單質(zhì)的速度較快。反應時間2min以上均可。

3.6 標準曲線的繪制

準確量取1.40 mg/mL碘標準溶液1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL、6.00mL、7.00mL、8.00mL于分液漏斗中，加1.0 mol/L H2SO4 5.0mL，加蒸餾水補足15mL。其余與“2.3.2”方法相同。標準曲線對應質(zhì)量為1.4mg、2.8mg、4.2mg、5.6mg、7.0mg、8.4mg、9.8mg、11.2mg，質(zhì)量在1.4～8.4mg之間，吸光度與碘的質(zhì)量之間有良好的線性關系，用Excel回歸得回歸方程為A=-0.019+0.108×m（mg），相關系數(shù)γ=0.9995。

3.7 樣品分析結(jié)果

根據(jù)“2.3.2”方法分析測定5批海帶中的碘含量，分析結(jié)果見表1。

3.8 加標回收率試驗

準確稱取1g左右的海帶粉，灰化后準確加入3.00mL KI溶液，在電爐上緩緩加熱蒸干后再放入650℃電阻爐，其余與“2.3.2”相同；空白試驗直接取KI溶液3.00mL于分液漏斗中，加2.0mL蒸餾水和10mL 0.5 mol/L H2SO4，其余與“2.3.2”方法相同。

從表1和表2可知：海帶中碘含量是微量組分，但樣品分析的相對標準偏差在1.0%～2.3%，說明海帶樣品粉末比較均勻且方法的穩(wěn)定性和精密度好；加標回收率在97.22%～99.90%，說明方法的準確度高。

4 結(jié)論

以亞硝酸鈉作氧化劑提取海帶中碘，以氯仿萃取分光光度法監(jiān)測碘含量。海帶粉1.5g灰化后650℃灼燒，當用10mL 20%～50% HAc或0.2～1.0 moL·L-1 H2SO4或0.4～1.0 moL·L-1 HCl或H3PO4處理灰分，2.0～8.0mL 0.5% NaNO2作氧化劑，反應時間2～20min，以氯仿萃取分光光度法測得碘含量基本相同。方法用于5批海帶樣品碘含量測定的相對標準偏差為1.0%～2.3%（n=4）；3批樣品加標回收率在97.22%～99.90%，相對標準偏差為0.54%～1.8%（n=4）。說明以亞硝酸鈉作氧化劑提取海帶中的碘用硫酸、鹽酸、磷酸和醋酸處理灰分調(diào)節(jié)酸度均可，反應速度快，操作簡單，方法的穩(wěn)定性和精密度好，準確度高。本文研究成果可用于高中化學“從海帶中提取碘”的實驗教學。

參考文獻：

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