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

Ø 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。

Ø 掌721握型分光光度计的正确使用方法，并了解此仪的主器要构造。

二、实验原理

    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+：

（橘红色）

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-

测定时控制溶液的酸度为pH≈5较为适宜。用邻二氮菲可测定试样中铁的总量。

三、仪器及物品  

    721型分光光度计，1 cm吸收池，10 mL 吸量管，50 mL 比色管（或容量瓶）；

  1.0×10-3 mol·L-1 铁标准溶液，100ug·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，6 mol·L-1 HCl（工业盐酸试样）。

四、实验过程

   1、绘制吸收曲线，选择测量波长：用吸量管吸取2.00 mL1.0×10-3mol.L-1铁标准溶液，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，蒸馏水为参比溶液，在440-560 nm间，每隔10 nm测量一次吸光度，绘制吸收曲线，选择测量的适宜波长。结果如图1所示，选择的测量波长为510nm。

  2、显色条件的选择：

①　显色时间及有色溶液的稳定性：50 mL比色管中加2.00 mL1.0×10-3mol.L-1铁标准溶液，1.00 mL 10%盐酸羟胺溶液，加入2.00 mL0.15%邻二氮菲溶液，5.0 mL NaAc溶液，摇匀，以水稀释至刻度。分别在3、6、9min时测定溶液的吸光度，绘制吸收曲线，选择显色时间。结果如图2所示，显色时间确定在3min。

②　显色剂的用量：在6支50 mL比色管中，加2.00 mL1.0×10-3mol.L-1铁标准溶液和 1.00 mL 10%盐酸羟胺溶液，摇匀。分别加入0.10、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00mL 0.15%邻二氮菲溶液，以水稀释至刻度。测定6瓶溶液的吸光度，绘制吸光度—试剂用量曲线，确定最佳显色剂用量。结果如图3所示，显色剂用量确定为2.00mL。

③　溶液pH值的确定：在8支50 mL比色管中，加2.00 mL1.0×10-3mol.L-1铁标准溶液和 1.00 mL 10%盐酸羟胺溶液，摇匀，放置3min，在加入2.00 mL0.15%邻二氮菲溶液，摇匀，然后分别加入0.0、0.2、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mL的1 mol·L-1乙酸钠溶液。然后测定吸光度，绘制A—v乙酸钠溶液图，选择最佳的乙酸钠溶液的用量。结果如图4所示，所选乙酸钠溶液用量为1.5mL以上。

  3、工业盐酸中铁含量的测定：

  (1)标准曲线的制作: 在5支50 mL比色管中，分别加入0.0、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4mL 100 ug/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5.0 mL NaAc溶液，以水稀释至刻度，摇匀。

  (2)试样测定: 准确吸取2.0 mL工业盐酸，按标准曲线的操作步骤，测定其吸光度，平行测定三次。

五、数据处理

  1、未知试剂的吸光度记录如下表：

  2、由标准曲线得到的参数公式为：

       Abs=0.00887+0.18745(c)

  由公式计算得铁含量记录如下表：

  换算成工业盐酸中铁的含量记录如

下表：

 

  结果的平均值为：32.82ug/mL，相对标准偏差为：0.7%

六、结果反思

  1、配制溶液时，各试剂加入的顺序不能变动，否则配成的溶液不变色或浓度不准确。

  2、因为要配置的溶液很多，所以各比色管要编号，防止弄错。

  3、测定吸光度时，比色皿的外表面要擦干净。

  4、所得的标准曲线线性较好，结果的相对标准偏差较小。绘制标准曲线时，所得的6组数据中，舍去了与第5组的吸光度相同的第6组的数据。

 

第二篇：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（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。

3、溶液pH的确定

    取8支50 mL比色管，各加入2mL 1.00×10-3mol/L-1的标准铁溶液和1 mL 10%的盐酸羟胺溶液，摇匀。放置2 min,再加入特定体积(2中探究出的最适量）0.15% L邻二氮菲，摇匀，分别加入0.0、0.20、0.50、1.00、1.50、2.00、3.0 0 mL  0.15%的NaAc溶液，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。

    在光度计上，用1cm的比色皿，选择适宜（由“1”所决定的）波长，以蒸馏水为参比，分别测其吸光度。在坐标纸上以加入的NaAc溶液体积数为横坐标，相应的吸光度为纵坐标，绘制A—pH曲线，确定测定过程中pH范围。

4、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。

5、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。

6、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= 510nm

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）溶液pH与吸光度的关系

 据上面数据，作得标准曲线图如下：

由图可知，NaAc最佳用量为1.00 mL。

（3）显色时间及有色溶液的稳定性

结论：放置12分钟后铁离子与邻二氮菲基本完全结合。

2、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

 

                试液含铁量的测定

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、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。

3、最佳波长选择好后不要再改变。

4、每次测定前要注意调满刻度。

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。

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