CTAB膠團對陽離子定性分析的增敏作用

     近年來,我們在使用現(xiàn)行的分析化學(xué)實驗教材[1]進行陽離子系統(tǒng)分析時發(fā)現(xiàn),經(jīng)常有Cd²⁺漏檢現(xiàn)象｡其主要原因可能為:一是第二､第三組陽離子用硫代乙酰胺(TAA)進行沉淀時,易形成膠體,使離心分離､洗滌等操作不易掌握,從而造成Cd²⁺的損失;二是僅以TAA作為沉淀劑用CdS法鑒定Cd²⁺時,靈敏度還不夠高,多次平行及對照實驗表明,若在系統(tǒng)中加入一定量的十六烷基三甲基溴化銨(簡稱CTAB),就會對Cd²⁺､Co²⁺等離子的鑒定產(chǎn)生較顯著的增敏作用｡該法簡單易行,現(xiàn)象明顯,重現(xiàn)性高,結(jié)果可靠｡

1 CTAB濃度的選擇

CTAB是山東濟寧市化工研究所生產(chǎn)的分析純試劑｡

實驗表明,把分離出第一組陽離子的系統(tǒng)液,調(diào)節(jié)其酸度為0.6mol·dm^-3的HCl,加入0.5ml一定濃度的CTAB溶液,再加入TAA并加熱,然后按照文獻[1]的方法步驟,利用CdS黃色沉淀鑒定Cd²⁺,其實驗結(jié)果見表1｡

從表1可以看出,只有加入的CTAB的濃度大于2.0×10^-4mol·dm^-3時,才能得到明顯的實驗現(xiàn)象｡

在25℃時,純CTAB的臨界膠團濃度(CMC)為9.2×10^-4mol·dm^-3[2]｡在該實驗中,由于分析方法的需要,加入了一定量的電解質(zhì)(例如HCl､NH4Cl),這些電解質(zhì)中相對于帶正電荷的CTAB膠團的反離子(例如Cl^-､S^2-)壓縮了CTAB分子極性頭的離子氛厚度,減小了CTAB分子之間的電性斥力,使其膠團更易形成,從而降低了CTAB的CMC[2],從實驗結(jié)果看,在該實驗條件下,表面活性劑的CMC大約為2.0×10^-4mol·dm^-3｡顯然只有濃度超過此值,CTAB分子才能形成膠團,才能產(chǎn)生膠團與Cd²⁺､TAA的相互作用,對鑒定反應(yīng)產(chǎn)生顯著的增敏作用｡為了保證CTAB膠團的形成,在實驗中我們一般選用0.5ml的濃度為0.02mol·dm^-3的CTAB溶液｡

2         AB對Cd²⁺､Co²⁺鑒定反應(yīng)靈敏度的影響

在中性或弱酸性條件下,利用逐步稀釋法,選擇Cd²⁺與TAA及Co²⁺與顯色劑KSCN的反應(yīng),測定了CTAB對Cd²⁺､Co²⁺鑒定反應(yīng)靈敏度的影響,其結(jié)果見表2:

由表2可以看出,表面活性劑CTAB的加入,在溶液中有效地提供了增敏作用的微環(huán)境,使這兩個鑒定反應(yīng)的靈敏度都提高兩倍｡為Cd²⁺､Co²⁺在較低濃度下的檢出奠定了基礎(chǔ)｡

3         CTAB在陽離子系統(tǒng)分析中的作用

3.1    對第二､第三組陽離子的作用

在調(diào)節(jié)酸度為0.6mol·dm^-3HCl的每二組陽離子系統(tǒng)液和加入NH₄Cl并用氨水調(diào)節(jié)為氨性的第三組陽離子系統(tǒng)液中,分別加入0.5ml,0.02mol·dm^-3的CTAB和TAA并加熱,可觀察到大顆粒的沉淀迅速聚集于試管底部,稍加離心沉降,就可將沉淀的離心液分離,且沉淀易于洗滌｡最后我們?nèi)杂梦墨I[1]的操作方法鑒定第二､第三組陽離子｡結(jié)果見表3｡

 對照實驗反復(fù)證明,加入CTAB能有效地彌補了原方法的不足,完全消除了Cd²⁺的漏檢現(xiàn)象,并對Co²⁺及其它離子的鑒定有一定程度的促進作用,實驗還表明,CTAB的加入,不會產(chǎn)

生各離子的過度檢出現(xiàn)象,這就充分顯示了表面活性劑CTAB的優(yōu)越性和有效性｡

3.2    CTAB對第二､第三組陽離子增敏作用的機理探討

第二､第三組陽離子在組試劑的作用下,一般形成硫化物,(Al³⁺和Cr³⁺例外),而這些硫化物,在過量的TAA的作用下極易形成帶有負電荷的膠體粒子而產(chǎn)生膠溶現(xiàn)象,從而造成了某些離子的轉(zhuǎn)移損失,但是若在溶液中加入陽離子表面活性劑CTAB,則由于表現(xiàn)活性劑強烈的

疏水作用而容易形成帶有正電荷的CTAB膠團,在靜電引力的作用下,金屬硫化物的膠粒能在CTAB膠團表面富集､凝聚､沉淀,這不僅避免了某些離子的膠溶現(xiàn)象,而且增大了金屬硫化物沉淀的粒度,使其顏色更加明顯,從而對第二､第三組陽離子產(chǎn)生了不同程度的增敏作用,其中對Cd²⁺､Co²⁺尤為顯著,而Co²⁺的增敏作用還與形成膠團-離子-顯色劑所組成的三元膠團配合物[3,4]有關(guān)｡

3.3    對第四､第五組陽離子的作用

實驗結(jié)果表明,按照文獻[1]的鑒定方法,在第四,第五組陽離子的系統(tǒng)液中加入CTAB,各種現(xiàn)象和結(jié)果均無明顯變化,這說明表現(xiàn)活性劑CTAB的加入,不會影響這兩組陽離子的鑒定｡

參考文獻

1華中師范大學(xué)等編.分析化學(xué)實驗.高等教育出版社,1986,24-28

2趙國璽.表面活性劑物理化學(xué).北京大學(xué)出版社,1991,245

3華中師范大學(xué)等編.分析化學(xué).高等教育出版社,1986,518
4張宗貴.表面活性劑在定性分析實驗中的應(yīng)用.大學(xué)化學(xué),1995,10(4):39