楊孝容 孫國(guó)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(shí)驗(yàn)條件，介紹了該實(shí)驗(yàn)方法和操作條件，用分光光度法測(cè)定海帶中碘的含量。結(jié)果表明，該方法測(cè)定結(jié)果的重現(xiàn)性較好，用于樣品分析的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.0%～2.3%（n=4），平均加標(biāo)回收率在97.22%～99.90%。提取方法精密度高、可操作性強(qiáng)，可用于高中化學(xué)“從海帶中提取碘”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

關(guān)鍵詞：海帶；碘提?。粊喯跛徕c；氧化萃取；實(shí)驗(yàn)條件探索

文章編號(hào)：1005–6629（2016）10–0045–04 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 問(wèn)題的提出

“從海帶中提取碘”是高中化學(xué)物質(zhì)的分離和提取的重要實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)。從海帶中提取碘的氧化劑有過(guò)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(duì)過(guò)氧化氫作氧化劑提取海帶中碘的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了優(yōu)化[10]，酸度對(duì)過(guò)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(guò)氧化氫把碘單質(zhì)進(jìn)一步氧化為碘酸，提取碘量減少甚至無(wú)法獲得碘。相應(yīng)的電對(duì)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(biāo)準(zhǔn)電極電位可知，過(guò)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(qiáng)酸性環(huán)境下形成亞硝酸，HNO2+H++e-=NO+H2O，Eθ（HNO2/NO）=0.99V。從標(biāo)準(zhǔn)電極電位可知，亞硝酸鈉的氧化性較過(guò)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?jī)?yōu)化亞硝酸鈉作氧化劑提取和測(cè)定海帶中碘的實(shí)驗(yàn)條件，為中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)提供穩(wěn)定性好、操作性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)服務(wù)。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 主要儀器和試劑

DHG-9075電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海齊欣科學(xué)儀器有限公司）、ZN-400A型高速萬(wàn)能粉碎機(jī)（吉首市中誠(chéng)制藥機(jī)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(jì)紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）、TU-1950紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限責(zé)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(biāo)準(zhǔn)溶液（0.3510g I2+0.62g KI，配制成250mL，用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定其濃度）：KI溶液（0.5410g配制為250mL）；氯仿、無(wú)水硫酸鈉（實(shí)驗(yàn)所有試劑均為分析純、實(shí)驗(yàn)用水為一次蒸餾水）

實(shí)驗(yàn)樣品：干海帶（商場(chǎng)購(gòu)買）

2.2 樣品預(yù)處理

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

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

2.3.1 樣品溶液制備階段

準(zhǔn)確稱取1.5g海帶粉在瓷坩堝中，用5滴酒精潤(rùn)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(guān)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(cè)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(fù)2次，合并CHCl3層加入一藥匙無(wú)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(cè)定吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線定量?；厥誄HCl3層用1 mol/L NaOH處理，CHCl3層經(jīng)無(wú)水Na2SO4處理后可重復(fù)使用。

3 結(jié)果與討論

3.1 灼燒溫度選擇

根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]電阻爐溫度選擇650℃。

3.2 測(cè)定波長(zhǎng)的選擇

取一定量的碘標(biāo)準(zhǔn)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(zhǎng)為510nm。所以碘溶液吸光度的測(cè)定波長(zhǎng)均選510nm。

3.3 酸和濃度試驗(yàn)

3.3.1 醋酸試驗(yàn)

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(bǔ)蒸餾水至10mL（下同），其余與“2.3.2”方法相同。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，1：1 HAc體積在4.0～10mL范圍內(nèi)，測(cè)得樣品中碘的含量基本相同。上述體積相當(dāng)于20%～50% HAc 10mL，說(shuō)明HAc濃度在較寬范圍內(nèi)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有影響。

3.3.2 硫酸試驗(yàn)

按“2.3.1”灰化方法灼燒6份，試驗(yàn)了0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mol/L H2SO4對(duì)測(cè)定海帶碘含量的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，H2SO4濃度在 0.2～1.0 mol/L，測(cè)得海帶中碘含量基本不變。

3.3.3 鹽酸和磷酸試驗(yàn)

灰化灼燒10份，分別各自試驗(yàn)了0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mol/L HCl和H3PO4對(duì)測(cè)定海帶碘含量的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，HCl和H3PO4濃度在0.4～1.0 mol/L，測(cè)得海帶中碘含量基本相同。

綜合上述酸和濃度試驗(yàn)表明，對(duì)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(cè)得海帶中碘的含量基本相同。說(shuō)明HAc、H2SO4、HCl和H3PO4均可選擇。且濃度在較寬的范圍對(duì)碘的提取沒(méi)有影響。本實(shí)驗(yàn)選擇0.5 mol/L H2SO4 10mL。

3.4 亞硝酸鈉用量試驗(yàn)

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(yàn)結(jié)果表明，0.5% NaNO2體積在2.0～8.0mL，測(cè)得海帶中碘的含量基本不變。實(shí)驗(yàn)選擇0.5% NaNO2 5.0mL。

3.5 反應(yīng)時(shí)間試驗(yàn)

按“2.3.1”方法灰化灼燒7份，再考察加入NaNO2反應(yīng)不同時(shí)間后進(jìn)行第一次萃取分離?？疾鞎r(shí)間分別為2min、4min、6min、8min、10min、15min、20min。試驗(yàn)結(jié)果表明，反應(yīng)時(shí)間在2～20min，測(cè)得海帶中碘的含量基本相同。結(jié)果說(shuō)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(yīng)時(shí)間2min以上均可。

3.6 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

準(zhǔn)確量取1.40 mg/mL碘標(biāo)準(zhǔn)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(bǔ)足15mL。其余與“2.3.2”方法相同。標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)應(yīng)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(guān)系，用Excel回歸得回歸方程為A=-0.019+0.108×m（mg），相關(guān)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(cè)定5批海帶中的碘含量，分析結(jié)果見(jiàn)表1。

3.8 加標(biāo)回收率試驗(yàn)

準(zhǔn)確稱取1g左右的海帶粉，灰化后準(zhǔn)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(yàn)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(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.0%～2.3%，說(shuō)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(biāo)回收率在97.22%～99.90%，說(shuō)明方法的準(zhǔn)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(cè)碘含量。海帶粉1.5g灰化后650℃灼燒，當(dāng)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(yīng)時(shí)間2～20min，以氯仿萃取分光光度法測(cè)得碘含量基本相同。方法用于5批海帶樣品碘含量測(cè)定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.0%～2.3%（n=4）；3批樣品加標(biāo)回收率在97.22%～99.90%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.54%～1.8%（n=4）。說(shuō)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(yīng)速度快，操作簡(jiǎn)單，方法的穩(wěn)定性和精密度好，準(zhǔn)確度高。本文研究成果可用于高中化學(xué)“從海帶中提取碘”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋心琦主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·實(shí)驗(yàn)化學(xué)[M].北京：人民教育出版社，2007：20～22.

[2][10][11]楊孝容，熊俊如，張?zhí)?過(guò)氧化氫提取海帶中碘的實(shí)驗(yàn)條件優(yōu)化[J].化學(xué)教學(xué)，2015，（8）：48～51.

[3]沈文敏，李永紅.“從海帶中提取碘”最佳實(shí)驗(yàn)條件的探討”[J].化學(xué)教育，2013，（6）：66～68.

[4]王祖浩主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·實(shí)驗(yàn)化學(xué)[M].南京：江蘇教育出版社，2009：2～4.

[5]王磊主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·實(shí)驗(yàn)化學(xué)[M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2007：9～12.

[6]中華人民共和國(guó)水產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)海帶碘含量的測(cè)定SC/T3010-2001.

[7]胡小莉，李原芳，凌莉莎等.海帶中提取碘的微型實(shí)驗(yàn)研究[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，32（5）：168～170.

[8]湯春蘭，楊文珍.光度法測(cè)定海帶中微量碘[J].精細(xì)石油化工，1999，（2）：57～59.

[9]王清，李肖媛，江麗等.分光光度法測(cè)定海帶中的碘[J].廣西化工，2002，31（2）：26～28.