催化动力学分光光度法测定药物阿司匹林中的苯酚

第三章 结果与讨论
3.1 单因素实验
3.1.1 吸收波长的选择
按照实验方法进行实验，苯酚可见光吸收曲线图3.1如图所示，在波长524nm处存在最大吸收波长。所以，以524nm作为测量的吸收波长。

图3.1 苯酚可见光吸收曲线图

3.1.2 温度的选择
取1.0mL苯酚溶液，0.19mL中性红溶液，0.45mL碘酸钾溶液，0.16mL硫酸溶液于比色管中，用蒸馏水稀释到25.0mL，分别在50、55、60、65、70、75、80、85、90℃下，反应11min后，用冷流水冷却5min，后测定溶液的吸光度，实验结果如图3.2所示。

图3.2 加热温度对吸光度的影响

从图3.2可以看出，随着加热温度逐渐的增加，体系的反应速率不断增大，但当温度达到80℃时，反应速率增加较为缓慢。因此，单因素实验选取最佳加热温度为80℃。当温度超过80℃时，A增加的速率变缓的原因可能是，温度持续升高使得反应速率变慢。
3.1.3 加热时间的选择
研究加热时间的长短对溶液吸光度的影响，在80℃下，其他条件保持不变，分别在时间8、9、10、11、12、13、14、15min下，对溶液进行加热，后在524nm波长下测定溶液的吸光度，实验结果如图3.3所示。

图3.3 加热时间对吸光度的影响
从图3.3可以看出，随着加热时间的增加，溶液体系的反应速率是逐渐增大的，但当加热时间超过11min后，速率增大变缓。因此，单因素实验选取的最佳加热时间为11min。当加热时间超过11min时，A增加速率变缓的原因可能是，长时间的加热已经使得该反应体系达到反应的平衡状态，反应物浓度基本恒定。
3.1.4 硫酸用量的选择
研究硫酸用量在0.10-0.22mL范围内对吸光度的影响，取稀硫酸用量分别为0.10、0.12、0.14、0.16、0.18、0.20、0.22mL，其余条件不变，按照实验方法在波长524nm下分别测定溶液的吸光度，实验结果如图3.4所示。

图3.4 硫酸用量对吸光度的影响

从图3.4可以看出，当硫酸用量在0.10-0.22mL范围时，随着H2SO4用量的增加，吸光度先是逐渐增加，当超过0.16mL时，随着用量的增加，吸光度陡然下降。因此，单因素实验选取硫酸的最佳用量为0.16mL。当H2SO4用量超过0.16mL，A增加速率变缓的原因可能是，过量的H2SO4抑制了反应的进行。
3.1.5 冷却时间的选择
研究冷却时间在2-8min范围内对吸光度的影响，取冷却时间分别为2、3、4、5、6、7、8min，其余条件不变，按照2.3方法进行实验，在波长524nm下测定溶液的吸光度，实验结果如图3.5所示。

图3.5 冷却时间对吸光度的影响

从图3.5可以看出，当随着冷却时间的不断增加，体系的吸光度是不断增加的，但当冷却时间超过5min时，其体系的吸光度增加得较为缓慢。因此，单因素实验选取最佳冷却时间为5min。当冷却时间超过5min时，A增加速率变缓的原因可能是，长时间的低温已经抑制了反应的进行。
3.1.6 其它因素的影响
（1）水杨酸的影响
取两支比色管，分别依次向两支比色管中加入0.19mL2.0×10-4mol/L的中性红溶液、0.16mL1.0×10-2mol/L的硫酸溶液、0.45mL1.0mg/mL的碘酸钾溶液，再向其中一支比色管中加入1.0mL1.0mg/mL的水杨酸溶液，另一支则不加，用蒸馏水稀释到25.0mL，摇匀。后，按照以上得出的最佳实验条件，在80℃水浴中，加热11min后，冷流水冷却5min，最后在524nm波长下，以蒸馏水为参比，分别测出两份溶液的吸光度为：
A水杨酸=0.78005，A无=0.78001
（2）醋酸酐的影响
取两支比色管，分别依次向两支比色管中加入0.19mL2.0×10-4mol/L的中性红溶液、0.16mL1.0×10-2mol/L的硫酸溶液、0.45mL1.0mg/mL的碘酸钾溶液，再向其中一支比色管中加入1.0mL1.0mg/mL的醋酸酐溶液，另一支则不加，用蒸馏水稀释到25.0mL，摇匀。后，按照以上得出的最佳实验条件，在80℃水浴中，加热11min后，冷流水冷却5min，最后在524nm波长下，以蒸馏水为参比，分别测出两份溶液的吸光度为：
A醋酸酐=0.78003，A无=0.78001
通过上述两组实验可以发现，有水杨酸及醋酸酐的存在时，吸光度几乎没有变化。由此我们可以得出结论，水杨酸和醋酸酐对该反应体系没有催化作用，且也不影响吸光度的测定。
3.2 正交实验因素水平的确定及实验
通过单因素变量实验，确定各因素对实验影响的程度，把对实验影响较小及无影响的变量忽略，以对实验影响较大的因素作正交实验，分析最佳实验条件。
3.2.1 正交实验因素水平的确定
根据查阅的资料及单因素实验，最终选定H2SO4用量、反应温度、反应时间、冷却时间四个影响因素，每个因素3个水平，选用4因素3水平正交表L9(34)，见表3.1。通过9组实验确定最佳分析条件，实验结果见表3.2。
3.2.2 实验内容
用微量取液器分别取下列体积的溶液加入比色管：0.19mL2.0×10-4mol/L的中性红溶液、0.16mL1.0×10-2mol/L的硫酸溶液、0.45mL1.0mg/mL的碘酸钾溶液， 1.0mL1.0mg/mL的苯酚溶液，用蒸馏水稀释到25.0mL，摇匀。置于80℃恒温水浴中，加热11min后，迅速取出，冷却5min，用1cm比色皿，以蒸馏水作参比，在波长为524nm下测定各溶液的吸光度，得到相应的吸光度数据。
3.2.3 正交实验及实验结果

表3.1 4因素3水平L9(34) 正交表
水平    因素
    A    B    C    D
    H2SO4用量/mL    反应温度/℃    反应时间/min    冷却时间/min
1    0.14    70    9    3
2    0.16    80    11    5
3    0.18    90    13    7


表3.2 正交实验结果
水平    因素    A值
    A    B    C    D   
    H2SO4用量/mL    反应温度/℃    反应时间/min    冷却时间/min   
1    0.14    70    9    3    0.76572
2    0.14    80    11    5    0.77258
3    0.14    90    13    7    0.76946
4    0.16    70    11    7    0.75293
5    0.16    80    13    3    0.78256
6    0.16    90    9    5    0.78395
7    0.18    70    13    5    0.76893
8    0.18    80    9    7    0.79154
9    0.18    90    11    3    0.79642
K1    2.308    2.288    2.341    2.345   
K2    2.319    2.360    2.322    2.325   
K3    2.357    2.350    2.321    2.314   
k1=K1/4    0.577    0.572    0.585    0.586   
k2=K2/4    0.580    0.585    0.580    0.581   
k3=K3/4    0.589    0.587    0.580    0.578   
R    0.012    0.016    0.005    0.008   
根据表3.2中的极差R可以看出，在选取的4个因素中，影响程度的大小依次为：反应温度>H2SO4用量>冷却时间>反应时间，反应温度对吸光度的差值A影响最大，其次是H2SO4用量，再次是冷却时间，最后是反应时间。通过正交实验，确定的最佳分析条件如表3.3所示：
表3.3 本实验方法的最佳分析条件
因素    选定条件参数
反应温度/℃    80℃
H2SO4用量/mL    0.16mL
冷却时间/min    5min
反应时间/min    11min
3.3 工作曲线和检出限
在已确定的最佳实验条件下，改变苯酚的浓度，按3.2.2节实验方法进行测定，结果如表3.4。
表3.4 苯酚标准溶液的用量对吸光度的影响
苯酚标准溶液的浓度/（μg/mL）    0.20    0.40    0.60    0.80    1.00    1.20
吸光度A    0.77431    0.77166    0.76952    0.76693    0.76478    0.76259

通过以上数据，得出溶液吸光度的标准图，如下：

图3.6苯酚标准溶液的用量对吸光度的影响

线性拟合得到方程：
A=0.77663-0.01183C苯酚 (6)
线性范围为0.05-3.0μg/mL。

表3.5 线性方程的相关参数
参数    相关系数R    拟合的标准差SD    数据点数目N    概率值P
数值    -0.99815    3.04×10-4    6    <0.0001

按照实验方法，对0.020μg/mL的苯酚贮存液进行6次实验，计算得到相对标准偏差为2.1%，对空白进行6次测定的标准偏差为0.0043，计算本方法的检出限(以3σ计)为4.21×10-9μg/L。
3.4样品中苯酚含量的计算
3.4.1样品的预处理
分别将两片阿司匹林研碎、称重，后各配制成50.0mL和100.0mL的溶液，静置三天，让其充分均匀。
3.4.2苯酚含量的测定
按照2.4的实验方法进行测定，对两份样品溶液50.0mL及100.0mL分别测其吸光度，计算含量。
所得数据列于下表3.6。
表3.6 苯酚含量的计算

药片质量/g    溶液吸光度    苯酚浓度/μg/mL    苯酚含量/μg    含量百分数/%
1    0.4934    0.75732    1.6323    81.615    0.01857
2    0.4467    0.76695    0.8183    81.830    0.01832

2楼提到几个图，没见呢？

图忘了贴上来了？

支持一下，格式有点乱。

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