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=bc ，当入射光波长 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，将数据输入电脑，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 510 = 1.1 104L mol-1 cm-1，而 Fe3+能与邻二氮菲生成31 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+复原为 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 pH5.0 ，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， 计算样品中铁离精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 8 页子浓度。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 mL1.010-3mol.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max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 1.010-3mol 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，从而确定最正确显色剂用量。3、溶液 pH 确实定精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 8 页取 8 支 50 mL 比色管，各加入 2mL 1.0010-3mol/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ApH 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 1.0010-3mol/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 100gmL-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1molL-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。记录电脑显示的含铁量，计算试液中铁的含量以 mgL-1表示 。五、数据处理1、邻二氮菲 -Fe2+吸收曲线的绘制精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 8 页1数据纪录不同波长吸光度波长/nm 440 445 450 455 460 465 470 475 480 吸光度A 0.340 0.353 0.364 0.377 0.395 0.415 0.433 0.447 0.454 波长/nm 485 490 495 500 505 510 515 520 525 吸光度A 0.457 0.460 0.467 0.477 0.490 0.497 0.491 0.468 0.428 波长/nm 530 535 540 545 550 555 560 吸光度A 0.374 0.310 0.246 0.188 0.140 0.104 0.077 2作吸收曲线图由图可知，最大吸收波长max= 510nm 2、显色剂用量的测定1显色剂用量与吸光度的关系精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 8 页邻二氮菲用量曲线： =510 nm邻二氮菲的体积 ml0.10 0.50 1.00 2.00 3.00 4.00 吸光度 A 0.048 0.282 0.497 0.500 0.491 0.485 据上面数据，作得标准曲线图如下：由图可知，显色剂最正确用量为1.00 mL 0.15% 邻二氮菲溶液。2溶液 pH与吸光度的关系浓度 ug/ml Abs 0 0.006 0.2 0.06 0.5 0.231 1 0.42 1.5 0.406 2 0.402 2.5 0.395 据上面数据，作得标准曲线图如下：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 8 页由图可知， NaAc最正确用量为 1.00 mL。3显色时间及有色溶液的稳定性t min 0 3 6 9 12 15 A 0.480 0.477 0.478 0.479 0.480 0.479 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V100ug/mL mL 0.00 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 A 0.00 0.218 0.289 0.355 0.430 0.494 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 8 页试液含铁量的测定测试次数1 2 3 吸光度 A 0.482 0.483 0.483 铁的浓度 /ug/mL 1.3545 1.3574 1.3574 铁水样浓度的平均值 /ug/mL 1.3564 相对偏差0.095% 0.05% 0.05% 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、最正确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)32+此配合物的 lgK 稳=21.3，摩尔吸光系数510 =1.1104L mol-1 cm-1， 而 Fe3+能与邻二氮菲生成31 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+复原为 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？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 8 页答：邻二氮菲与铁的显色反应，其主要条件有：酸度一般(pH=56)、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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 8 页