邻二氮菲分光光度法测定微量铁

邻二氮菲分光光度法测定微量铁

一、实验目的：

1、学习确定实验条件的方法，掌握邻二氮菲分光光度法测定微量铁的方法原理。

2、掌握TU-1901紫外-可见分光光度计的使用方法，并了解此仪器的主要构造。

二、实验原理：

1、邻二氮菲：，即“1,10-邻二氮杂菲”，也称邻菲罗啉、邻菲咯啉，是一种常用的氧化还原指示剂。

在pH=2～9的溶液中，Fe2+与邻二氮菲(phen)生成稳定的桔红色配合物Fe(phen)32+：

此配合物的lgK稳=21.3，摩尔吸光系数ε510 = 1.1×104 L·mol-1·cm-1，而Fe3+能与邻二氮菲生成3∶1配合物，呈淡蓝色，lgK稳=14.1。所以在加入显色剂之前，应用盐酸羟胺(NH2OH·HCl)将Fe3+还原为Fe2+，其反应式如下：

2Fe3++2NH2OH·HCl→2Fe2++N2+H2O+4H++2Cl-

因此，分光光度法测定试样中的微量铁实验时常用盐酸羟胺(NH2OH·HCl)将Fe3+还原为Fe2+，用邻二氮菲测定试样中铁的总量（控制溶液的酸度为pH≈5较为适宜）。该法具有高灵敏度、高选择性，且稳定性好，干扰易消除等优点。

2、根据朗伯－比耳定律：A=εbc，当入射光波长λ及光程b一定时，在一定浓度范围内，有色物质的吸光度A与该物质的浓度c成正比。只要绘出以吸光度A为纵坐标，浓度c为横坐标的标准曲线，测出试液的吸光度，就可以由标准曲线查得对应的浓度值，即未知样的含量。

3、确定适宜的条件的原因：在可见光分光光度法的测定中，通常是将被测物与显色剂反应，使之生成有色物质，然后测其吸光度，进而求得被测物质的含量。因此，显色条件的完全程度和吸光度的测量条件都会影响到测量结果的准确性。为了使测定有较高的灵敏度和准确性，必须选择适宜的显色反应条件和仪器测量条件。通常所研究的显色反应条件有测量波长、显色温度和时间，显色剂用量，显色液酸度，干扰物质的影响因素及消除等。

4、如何确定适宜的条件：条件试验的一般步骤为改变其中一个因素，暂时固定其他因素，显色后测量相应溶液吸光度，通过吸光度与变化因素的曲线来确定适宜的条件。

三、仪器和试剂：

1、仪器：TU-1901紫外-可见分光光度计，1 cm吸收池2个，吸量管（1mL2个、2mL3个、5mL1个），洗耳球、50 mL 比色管8个。

2、试剂：1.0×10-3 mol·L-1铁标准溶液、100μg·mL-1铁标准溶液、0.15%邻二氮菲水溶液，10%盐酸羟胺溶液（新配），1 mol·L-1乙酸钠溶液，工业盐酸试样。

四、基本操作：

1、启动计算机，打开主机电源开关，启动工作站并初始化仪器。

2、在工作界面上选择测量项目（光谱扫描，光度测量），本实验选择光谱扫描，设置测量条件（扫描范围，测量波长等）。

3、将空白放入测量池中，点击START扫描空白，点击ZERO校零。

4、标准曲线的制作。

五、实验步骤、数据及数据处理：

1、吸收曲线的绘制和测量波长的选择：

用吸量管吸取2.00 mL 1.0×10-3 mol·L-1铁标准溶液，注入50mL比色管中，加入1.00mL 10%盐酸羟胺溶液，摇匀，加入2.00 mL0.15%邻二氮菲溶液，5.0 mL NaAc溶液，用水稀释至刻度。在光度计上用1 cm比色皿，采用去离子水为参比溶液，在440-560 nm间，每隔5nm测量一次吸光度，并记录数据（表1）。

表1 吸收曲线数据：

由表1，绘得吸收曲线图如下：

2、显色剂条件的选择

（1）显色剂用量的选择：

在6支50mL比色管中，各加入2.00mL 1.0×10-3 mol·L-1铁标准溶液和1.00mL 10%盐酸羟胺溶液，摇匀。分别加入0.10，0.50，1.00，2.00，3.00及4.00mL 0.15%邻二氮菲溶液，5.0 mL NaAc溶液，以水稀释至刻度，摇匀。在光度计上用1cm比色皿，采用去离子水为参比溶液，于510nm波长处测吸光度。记录数据得表2（如下）：

根据表2，以邻二氮菲体积为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制吸光度-显色剂用量曲线，得：

由吸光度-显色剂用量曲线，可知显色剂（0.15%邻二氮菲溶液）最佳用量为2mL。

（2）溶液 pH值的选择：

取8支50mL比色管中，各加入2.00mL 1.0×10-3 mol·L-1铁标准溶液和1.00mL 10%盐酸羟胺溶液，摇匀，放置2min。再加入2.00mL 0.15%邻二氮菲溶液，摇匀。用吸量管分别加入0.0，0.2，0.5，1.0，2.0，2.5，3.0mL NaAc溶液，以水稀释至刻度，摇匀。在光度计上用1cm比色皿，采用去离子水为参比溶液，在510nm处测吸光度。记录数据得表3（如下）：

根据表3，以NaAc溶液体积为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制吸光度A-NaAc溶液体积曲线，得：

     由吸光度A-NaAc溶液体积曲线可知，NaAc溶液最佳用量为1.5mL。

（3）显色时间及有色溶液的稳定性：

用吸量管吸取2.00 mL 1.0×10-3 mol·L-1铁标准溶液，注入50mL比色管中，加入1.00mL 10%盐酸羟胺溶液，摇匀，加入2.00 mL0.15%邻二氮菲溶液，1.5 mL NaAc溶液，用水稀释至刻度，摇匀。立即在光度计上用1cm比色皿，采用去离子水为参比溶液，在510nm处测吸光度。然后再分别放置3，6，9，12，15min后再测其吸光度，记录数据得表4（如下）：

根据表4，绘制吸光度A-时间曲线，得：

由吸光度A-时间曲线，可知Fe2+与邻二氮菲(phen)生成的桔红色配合物Fe(phen)32+较稳定，一定时间内，其不会发生改变。故配好溶液后即可测其吸光度A。

3、工业盐酸中铁含量的测定：

(1)标准曲线的制作: 在6支50 mL比色管中，分别加入0，0.6，0.8，1.0，1.2，1.4 mL 100 μg/mL铁标准溶液，再加入1.00 mL10%盐酸羟胺溶液，2.00 mL0.15%邻二氮菲溶液和1.5 mL NaAc溶液，以水稀释至刻度，摇匀。在光度计上用1cm比色皿，采用去离子水为参比溶液，在510nm处测吸光度。记录数据得表5（如下）：

根据表5，以铁浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，得：

由上图，可得标准曲线方程为：y=0.194x-8.1×10-5。

（2）试样测定：准确吸取2.0 mL工业盐酸三份，在3支50 mL比色管中，分别加入1.00 mL10%盐酸羟胺溶液，2.00 mL0.15%邻二氮菲溶液和1.5 mL NaAc溶液，以水稀释至刻度，摇匀。在光度计上用1cm比色皿，采用去离子水为参比溶液，在510nm处测吸光度。记录数据得表6（如下）：

由标准曲线方程为：y=0.194x-8.1×10-5，将y=0.209代入方程，可求得

x=1.078即稀释后工业盐酸中铁的含量为1.078μg/mL，

则：工业盐酸中铁的含量cx=25×1.078μg/mL=26.943μg/mL

六、思考题：

1、邻二氮菲分光光度法测定微量铁时为何要加入盐酸羟胺溶液？

答：工业盐酸中含有Fe2+和Fe3+，其中Fe2+与邻二氮菲(phen)能生成稳定的桔红色配合物[Fe(phen)3]2+，此配合物的lgK稳=21.3，摩尔吸光系数ε510=1.1×104 L·mol-1·cm-1，而Fe3+能与邻二氮菲生成3∶1配合物，呈淡蓝色，lgK稳=14.1。所以在加入显色剂之前，应用盐酸羟胺(NH2OH·HCl)将Fe3+还原为Fe2+，然后才能进行铁的总量的测定。

2、吸收曲线与标准曲线有何区别？在实际应用中有何意义？

答：吸收曲线是测定样品在不同波长下的吸光度的大小，由吸光度ε和波长λ绘制的曲线，而标准曲线是在确定的波长下（一般是最大吸收波长），测定不同浓度的样品的吸光度，由吸光度ε和样品浓度c绘制的曲线。吸收曲线是用来找出最大吸收波长，标准曲线是用来确定未知样的浓度。

3、透射比与吸光度两者关系如何？测定条件指哪些？

答：透射比与吸光度的关系为:A=㏒（I0/I）=㏒（1/T）；

    测定条件指：测定波长和参比溶液的选择等。

4、邻二氮菲与铁的显色反应，其主要条件有哪些？

答：邻二氮菲与铁的显色反应，其主要条件有：邻二氮菲用量、溶液酸度（一般pH=5~6）、显色时间、温度等。

5、加各种试剂的顺序能否颠倒？

答：不能颠倒各种试剂的加入顺序，因为各试剂的作用不一样，盐酸羟胺(NH2OH·HCl)是用来将Fe3+还原为Fe2+，邻二氮菲是显色剂，乙酸钠用来调节酸度，颠倒后可能会发生反应而使实验不能正常进行。

 

第二篇：实验8 邻二氮菲分光光度法测定微量铁

实验八 邻二氮菲分光光度法测定微量铁

一 目的要求

1.了解邻二氮菲测定铁的基本原理及基本条件，学习显色溶液的制备操作技术；

2.掌握吸收曲线的测绘和测量波长的选择；

3.掌握标准曲线定量的实验技术；

4.了解T6新世纪紫外可见分光光度计的使用方法。

二 基本原理

邻二氮菲（又称邻菲罗啉）是测定微量铁的一种较好的显色剂。在PH=4-6的溶液中，邻二氮菲与Fe2+生成稳定的橙红色络合物。

橙红色络合物的最大吸收波长在510nm处，摩尔吸光系数ε510 =1.1×104，反应的灵敏度、稳定性、选择性均较好。

此反应可用于微量Fe2+的测定，如果铁以Fe3+的形式存在，则应预先加入还原剂盐酸羟胺或对苯二酚将Fe3+还原成Fe2+。

三 仪器与试剂

1.仪器

T6新世纪紫外可见分光光度计

容量瓶50ml：7个；吸量管5ml：4支；吸量管10ml：1支。

2.试剂

10μg/ml铁标准溶液：准确称取0.8634g NH4Fe(SO4)2.12H2O，置于烧杯中，以50ml 1mol/L HCL 溶液溶解后转入1000ml 容量瓶中，用水稀释到刻度，摇匀。从中吸取50ml该溶液于500ml容量瓶中，加50ml 1mol/L HCL 溶液，用水稀释至刻度，摇匀。

10g/L盐酸羟胺溶液（临用时配制）。

1g/L邻二氮氮菲溶液（临用时配制）：应先用少许酒精溶解，再用水稀释。

NaAc-HAc缓冲溶液（PH=4.6）：将30ml冰醋酸和30g无水醋酸钠溶于100ml水中，稀释至500ml。

铁试样溶液：其中含铁0.02~0.06mg/10ml。

四 实验步骤

1.显色溶液的配制

取50ml容量瓶7个，分别准确加入10μg/ml的铁标准溶液0.00，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00（ml）及试样溶液10.00ml，再于各容量瓶中分别加入10g/L盐酸羟胺2.5ml，摇匀，稍停2min，再各加入NaAc-Hac缓冲溶液5ml及1g/L邻二氮氮菲溶液5ml，每加一种试剂后均摇匀再加另一种试剂，最后用水稀释到刻度，摇匀，放置10分钟。

2.测绘吸收曲线并选择测量波长：

选用任一铁标准溶液的显色溶液，以不含铁的试剂溶液为参比，用1cm比色皿，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，在T6新世纪紫外可见分光光度计上从波长420~600nm间，测定溶液的吸光度随波长的变化，绘制吸光曲线。选择吸收曲线的峰值波长为本实验的测量波长。

⑶绘制标准曲线：在选定波长510nm下，用1cm比色皿，以不含铁的试剂溶液作参比溶液，测量各个显色溶液的吸光度。

3.石灰石试样中微量铁的测定

    准确称取试样0.3～0.5克于小烧杯中，滴加3mol.L-1HCl溶液至试样溶解，完全转移至容量瓶50ml中，分别加入10g/L盐酸羟胺2.5ml，摇匀，稍停2min，再各加入NaAc-Hac缓冲溶液5ml及1g/L邻二氮氮菲溶液5ml，用水稀释到刻度，摇匀，放置10分钟。在选定波长510nm下，用1cm比色皿，以不含铁的试剂溶液作参比溶液，测量溶液的吸光度。

五 数据及处理

1.根据标准溶液的吸光度绘制标准曲线，计算摩尔吸收系数。

2.根据试样的吸光度，计算试样中铁的含量。

六 思考题

1.邻二氮菲测定铁时，为什么要加盐酸羟胺和醋酸钠溶液？

2.邻二氮菲比色测铁的原理是什么？用该法测出的铁含量是试样中亚铁的含量吗？

3.参比溶液为什么选用试剂空白，而不用蒸馏水？

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