邻二氮菲分光光度法测定水中微量铁

  邻二氮菲分光光度法测定微量铁

一、         实验目的

1、学会吸收曲线及标准曲线的绘制，了解分光光度法的基本原理。

2、掌握用邻二氮菲分光光度法测定微量铁的方法原理。

3、学会721型分光光度计的正确使用，了解其工作原理。

4、学会数据处理的基本方法。

5、掌握比色皿的正确使用。

二、         实验原理

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。同时，还可应用相关的回归分析软件，将数据输入计算机，得到相应的分析结果。

用分光光度法测定试样中的微量铁，可选用显色剂邻二氮菲(又称邻菲罗啉)，邻二氮菲分光光度法是化工产品中测定微量铁的通用方法，在pH值为2-9的溶液中，邻二氮菲和二价铁离子结合生成红色配合物：

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-

测定时酸度高，反应进行较慢；酸度太低，则离子易水解。本实验采用HAc-NaAc缓冲溶液控制溶液pH≈5.0，使显色反应进行完全。

为判断待测溶液中铁元素含量，需首先绘制标准曲线，根据标准曲线中不同浓度铁离子引起的吸光度的变化，对应实测样品引起的吸光度，计算样品中铁离子浓度。

本方法的选择性很高，相当于含铁量40倍的Sn2+、Al3+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、SiO32-；20倍的Cr3+、Mn2+、VO3-、PO43-；5倍的Co2+、Ni2+、Cu2+-等离子不干扰测定。但Bi3+、Cd2+、Hg2+、Zn2+、Ag+等离子与邻二氮菲作用生成沉淀干扰测定。

三、          实验仪器与试剂：

721型分光光度计、酸度计、50ml比色管、吸量管（1mL、2mL、5mL、10 mL）、比色皿、洗耳球。

1.1×10-3mol·L-1铁标准溶液、100ug·ml-1铁标准溶液、盐酸、盐酸羟胺、醋酸钠、0.15%邻二氮菲水溶液。

四、         实验步骤

（一）准备工作

打开仪器电源开关，预热，调解仪器。

（二）测量工作（以通过空白溶液的透射光强度为I0，通过待测液的透射光

强度为I,由仪器给出透射比T,再由T值算出吸光度A值）

1、吸收曲线的绘制和测量波长的选择

用吸量管吸取2.00 mL1.0×10-3mol.L-1标准溶液，注入50 mL比色管中，加入1.00 mL 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，以水稀释至刻度。在光度计上用1 cm比色皿，采用试剂溶液为参比溶液，在440-560 nm间，每隔10 nm测量一次吸光度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制吸收曲线，选择测量的适宜波长。一般选用最大吸收波长λmax为测定波长。

2、显色剂条件的选择

①显色剂用量

在6支比色管中，各加入2.00mL 1.0×10-3mol·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，采用试剂溶液为参比溶液，测吸光度。以邻二氮菲体积为横坐标，吸光

度为纵坐标，绘制吸光度-试剂用量曲线，从而确定最佳显色剂用量。

②显色时间及有色溶液的稳定性

用吸量管吸取 2mL  1.00×10-3mol/L-1的标准铁溶液于50 mL比色管中，加入1 mL  10%的盐酸羟胺溶液，摇匀（原则上每加入一种试剂后都要摇匀）。再加入2 mL邻二氮菲溶液，加入特定体积的（3中探究出的）NaAc溶液，以水稀释至刻度，摇匀。在光度计上，用1 mL的比色皿，以蒸馏水为参比溶液，放置，每两分钟测一次，在510nm之间测定吸光度。以时间为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制A-t吸收曲线，选择测量的最适时间。

3、工业盐酸中铁含量的测定

①标准曲线的制作

    在6个50 mL的容量瓶中，用10 mL吸量管分别加入0.00、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 mL 100μg·mL-1铁标准溶液，各加入1 mL 10%盐酸羟胺，摇匀（原则上每加入一种试剂都要摇匀）。再加入2 mL 0.15%的邻二氮菲溶液和特定体积 1mol·L-1NaAc溶液，以蒸馏水稀释至刻度，摇匀。放置一段时间（4中探究出的时间）。以试剂空白为参比，在510nm或所波长下，用1cm的比色皿，测定各溶液的吸光度。绘制标准曲线。

②试液含铁量的测定

    准确吸取适量试液（如水样或工业盐酸、石灰石样品制备液等）代替标准溶液，其他步骤同上，平行三次测定其吸光度。记录计算机显示的含铁量，计算试液中铁的含量（以mg·L-1表示）。

五、         数据处理

1、邻二氮菲-Fe2+吸收曲线的绘制

（1）数据纪录

不同波长吸光度

   （2）作吸收曲线图

  

由图可知，最大吸收波长λmax= 455nm

2、显色剂用量的测定

（1）显色剂用量与吸光度的关系

邻二氮菲用量曲线：（λ=510 nm）

    

据上面数据，作得标准曲线图如下：                   

由图可知，显色剂最佳用量为1.00 mL 0.15%邻二氮菲溶液。

（2）显色时间及有色溶液的稳定性

结论：由于反应速度太快，2min内铁离子与邻二氮菲基本结合完全。

3、工业盐酸中铁含量的测定

   （1）标准曲线的制作

              试液中铁含量与吸光度的关系

  

              

 （2）试液含铁量的测定

由①试液中铁含量与吸光度的关系图

②y=0.1677x+0.0018

③实验所测吸光度

④

可计算铁的浓度及相对偏差：

数据分析：本次测量的结果的偏离平均值较小，实验测量结果的可信度高。 

六、实验注意事项

1、不能颠倒各种试剂的加入顺序。

2、量取试剂时，移液管不能取错；试剂的体积不能量错；移液管在第一次使用前要清洗干净并要润洗。

3、读数据时要注意A和T所对应的数据。透射比与吸光度的关系为:A=log(I0/I)= log(1/T)；测定条件指：测定波长和参比溶液的选择。

4、比色皿要用蒸馏水清洗干净，手不能触摸光滑的一面。

5、最佳波长选择好后不要再改变。

七、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 =1.1×104L·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，进行铁的总量的测定 。

2、参比溶液的作用是什么？在本实验中可否用蒸馏水作参比？

答：参比溶液的作用是扣除背景干扰，不能用蒸馏水作参比，因为蒸馏水成分与试液成分相差太远，只有参比和试液成分尽可能相近，测量的误差才会越小。

3、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：酸度一般(pH=5~6)、温度、 邻二氮菲的用量，显色时间等。

八、实验总结

通过本实验，学习了确定实验条件的方法，再次熟悉了可见分光光度法的测量原理和实验操作步骤,掌握了邻二氮菲分光光度法测定微量铁的方法原理以及掌握721型分光光度计的使用方法。

 

第二篇：邻二氮菲分光光度法测定微量铁

实验十 邻二氮菲分光光度法测定微量铁

一、实验目的

1．掌握邻二氮菲分光光度法测定微量铁的方法原理

2．熟悉绘制吸收曲线的方法，正确选择测定波长

3．学会制作标准曲线的方法

4．通过邻二氮菲分光光度法测定微量铁，掌握721型分光光度计的正确使用方法，并了解此仪器的主要构造。

二、实验原理

邻二氮菲（1，10—二氮杂菲），也称邻菲罗啉是测定微量铁的一个很好的显色剂。在pH2—9范围内（一般控制在5—6间）Fe2+与试剂生成稳定的橙红色配合物Fe（Phen）2+3+3lgK=21.3，在510nm下，其摩尔吸光系数为1.1104L/moL.cm, ）Fe与邻二氮菲作用生成兰色配合物，稳定性较差，因此在实际应用中常加入还原剂盐酸羟胺使Fe2+还原为Fe3+：

2 Fe3++2NH2OHHCl=2 Fe2++N2+4H++2H2O+2Cl-

本方法的选择性很高。相当于含铁量40倍的Sn、AI、Ca、Mg、Zn、Si,20倍的Cr、Mn、V、P和5倍的Co、Ni、Cu不干扰测定。

三、试剂与仪器

仪器：

1．721型分光光度计

2．50mL容量瓶8个（4人/组）,100mL1个,500mL1个

3．移液管：2 mL1支，10 mL1支

4．刻度吸管：10mL、5mL、1mL各1支

试剂：

1．铁标准储备溶液100ug/mL：500 mL（实际用100mL）。准确称取0.4317g铁盐NH4Fe（SO4）212H2O置于烧杯中，加入6moL/LHCI20mL和少量水，然后加水稀释至刻度，摇匀。

2．铁标准使用液10ug/mL：用移液管移取上述铁标准储备液10.00 mL，置于100 mL容量瓶中，加入6moL/LHCI2.0mL和少量水，然后加水稀释至刻度，摇匀。

3．HCI6moL/L：100mL（实际用30mL）

4．盐酸羟胺10%（新鲜配制）：100mL（实际80mL）

5．邻二氮菲溶液0.1%（新鲜配制）：200mL（实际160mL）

6．HAc—NaAc缓冲溶液（pH=5）500 mL（实际400mL）：称取136gNaAc，加水使之溶解，再加入120 mL冰醋酸，加水稀释至500 mL

7． 水样配制（0.4ug/mL）：取2mL100ug/mL铁标准储备溶液加水稀释至500mL

四、实验步骤

1．绘制吸收曲线：用吸量管吸取铁标准溶液（10ug/mL）0.0、2.0、4.0 mL分别放入50 mL容量瓶中，加入1 mL10%盐酸羟胺溶液、2.0 mL0.1%邻二氮菲溶液和5 mL HAc—NaAc缓冲溶液，加水稀释至刻度，充分摇匀，放置5分钟，用3cm比色皿，以试剂溶液为参比液，于721型分光光度计中，在440—560nm波长范围内分别测定其吸光度A值。当临近最大吸收波长附近时应间隔波长5—10nm测A值，其他各处可间隔波长20—40nm测定。然后以波长为横坐标，所测A值为纵坐标，绘制吸收曲线，并找出最大吸收峰的波长。

2．标准曲线的绘制：用吸量管分别移取铁标准溶液（10ug/mL）0.0、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 mL依次放入7只50mL容量瓶中，分别加入10%盐酸羟胺溶液1 mL，稍摇动，再加入0.1%邻二氮菲溶液2.0 mL及5 mL HAc—NaAc缓冲溶液，加水稀释至刻度，充分摇匀，放置5分钟，用3cm比色皿，以不加铁标准溶液的试液为参比液，选择最大测定波长 1

为测定波长，依次测A值。以铁的质量浓度为横坐标，A值为纵坐标，绘制标准曲线。

3．水样分析：分别加入5.00mL（或10.00mL，铁含量以在标准曲线范围内为宜）未知试样溶液，按实验步骤2的方法显色后，在最大测定波长处，用3cm比色皿，以不加铁标准溶液的试液为参比液，平行测A值。求其平均值，在标准曲线上查出铁的质量，计算水样中铁的质量浓度。

五、思考与讨论

1．邻二氮菲分光光度法测定微量铁时为什么要加入盐酸羟胺溶液？

2．吸收曲线与标准曲线有何区别？在实际应用中有何意义？

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