CTAB胶团对阳离子定性分析的增敏作用

     近年来,我们在使用现行的分析化学实验教材[1]进行阳离子系统分析时发现,经常有Cd²⁺漏检现象｡其主要原因可能为:一是第二､第三组阳离子用硫代乙酰胺(TAA)进行沉淀时,易形成胶体,使离心分离､洗涤等操作不易掌握,从而造成Cd²⁺的损失;二是仅以TAA作为沉淀剂用CdS法鉴定Cd²⁺时,灵敏度还不够高,多次平行及对照实验表明,若在系统中加入一定量的十六烷基三甲基溴化铵(简称CTAB),就会对Cd²⁺､Co²⁺等离子的鉴定产生较显著的增敏作用｡该法简单易行,现象明显,重现性高,结果可靠｡

1 CTAB浓度的选择

CTAB是山东济宁市化工研究所生产的分析纯试剂｡

实验表明,把分离出第一组阳离子的系统液,调节其酸度为0.6mol·dm^-3的HCl,加入0.5ml一定浓度的CTAB溶液,再加入TAA并加热,然后按照文献[1]的方法步骤,利用CdS黄色沉淀鉴定Cd²⁺,其实验结果见表1｡

从表1可以看出,只有加入的CTAB的浓度大于2.0×10^-4mol·dm^-3时,才能得到明显的实验现象｡

在25℃时,纯CTAB的临界胶团浓度(CMC)为9.2×10^-4mol·dm^-3[2]｡在该实验中,由于分析方法的需要,加入了一定量的电解质(例如HCl､NH4Cl),这些电解质中相对于带正电荷的CTAB胶团的反离子(例如Cl^-､S^2-)压缩了CTAB分子极性头的离子氛厚度,减小了CTAB分子之间的电性斥力,使其胶团更易形成,从而降低了CTAB的CMC[2],从实验结果看,在该实验条件下,表面活性剂的CMC大约为2.0×10^-4mol·dm^-3｡显然只有浓度超过此值,CTAB分子才能形成胶团,才能产生胶团与Cd²⁺､TAA的相互作用,对鉴定反应产生显著的增敏作用｡为了保证CTAB胶团的形成,在实验中我们一般选用0.5ml的浓度为0.02mol·dm^-3的CTAB溶液｡

2         AB对Cd²⁺､Co²⁺鉴定反应灵敏度的影响

在中性或弱酸性条件下,利用逐步稀释法,选择Cd²⁺与TAA及Co²⁺与显色剂KSCN的反应,测定了CTAB对Cd²⁺､Co²⁺鉴定反应灵敏度的影响,其结果见表2:

由表2可以看出,表面活性剂CTAB的加入,在溶液中有效地提供了增敏作用的微环境,使这两个鉴定反应的灵敏度都提高两倍｡为Cd²⁺､Co²⁺在较低浓度下的检出奠定了基础｡

3         CTAB在阳离子系统分析中的作用

3.1    对第二､第三组阳离子的作用

在调节酸度为0.6mol·dm^-3HCl的每二组阳离子系统液和加入NH₄Cl并用氨水调节为氨性的第三组阳离子系统液中,分别加入0.5ml,0.02mol·dm^-3的CTAB和TAA并加热,可观察到大颗粒的沉淀迅速聚集于试管底部,稍加离心沉降,就可将沉淀的离心液分离,且沉淀易于洗涤｡最后我们仍用文献[1]的操作方法鉴定第二､第三组阳离子｡结果见表3｡

 对照实验反复证明,加入CTAB能有效地弥补了原方法的不足,完全消除了Cd²⁺的漏检现象,并对Co²⁺及其它离子的鉴定有一定程度的促进作用,实验还表明,CTAB的加入,不会产

生各离子的过度检出现象,这就充分显示了表面活性剂CTAB的优越性和有效性｡

3.2    CTAB对第二､第三组阳离子增敏作用的机理探讨

第二､第三组阳离子在组试剂的作用下,一般形成硫化物,(Al³⁺和Cr³⁺例外),而这些硫化物,在过量的TAA的作用下极易形成带有负电荷的胶体粒子而产生胶溶现象,从而造成了某些离子的转移损失,但是若在溶液中加入阳离子表面活性剂CTAB,则由于表现活性剂强烈的

疏水作用而容易形成带有正电荷的CTAB胶团,在静电引力的作用下,金属硫化物的胶粒能在CTAB胶团表面富集､凝聚､沉淀,这不仅避免了某些离子的胶溶现象,而且增大了金属硫化物沉淀的粒度,使其颜色更加明显,从而对第二､第三组阳离子产生了不同程度的增敏作用,其中对Cd²⁺､Co²⁺尤为显著,而Co²⁺的增敏作用还与形成胶团-离子-显色剂所组成的三元胶团配合物[3,4]有关｡

3.3    对第四､第五组阳离子的作用

实验结果表明,按照文献[1]的鉴定方法,在第四,第五组阳离子的系统液中加入CTAB,各种现象和结果均无明显变化,这说明表现活性剂CTAB的加入,不会影响这两组阳离子的鉴定｡

参考文献

1华中师范大学等编.分析化学实验.高等教育出版社,1986,24-28

2赵国玺.表面活性剂物理化学.北京大学出版社,1991,245

3华中师范大学等编.分析化学.高等教育出版社,1986,518
4张宗贵.表面活性剂在定性分析实验中的应用.大学化学,1995,10(4):39