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分光光度法条件实验及测定微量铁一、目的1、学习如何选择吸光光度分析的实验条件。2、掌握用吸光光度法测定铁的原理及方法。3、掌握分光光度计的使用方法。二、原理1、 光度法测定的条件：分光光度法测定物质含量时应注意的条件主要是显色反应的条件和测定吸光度的条件。显色反应的条件有显色剂的用量，介质的酸度、显色时温度、显色时间及干扰物质的消除方法等；测量吸光度的条件包括入射光波长的选择、吸光度范围和参比溶液等。2、二氮杂菲-亚铁络合物：邻二氮杂菲是测定微量铁的一种较好的试剂。在pH=29的条件下Fe2+ 离子与邻二氮杂菲生成稳定的橘红色络合物，此络合物的 lgK稳 =21.3, 摩尔吸光系数510=1.1104在显色前，首先用盐酸羟胺把 Fe3离子还原为 Fe2 离子，其反应式如下：2 Fe3+2NH2OHHCl2 Fe2+N2+2H2O+4H+2Cl-测定时，控制溶液酸度在pH=5左右较为适宜。酸度过高，反应进行较慢；酸度太低，则 Fe2+离子水解，影响显色。Bi3+，Cd2+，Hg2+，Ag+，Zn2+等离子与显色剂生成沉淀，Ca2+，Cu2+，Ni2+等离子与显色剂形成有色络合物。因此当这些离子共存时，应注意它们的干扰作用。三、试剂100g/mL的铁标准溶液：准确称取0.864g分析纯的NH4Fe(SO4)212H2O ，置于一烧杯中，以30mL 2mol/L HCl 溶液溶解后移入1000 mL 容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀。10 g/mL的铁标准液：由100g/mL的铁标准溶液准确移取稀释10倍而成。盐酸羟胺固体及10%溶液（因其不稳定，需临时用时配），0.1%邻二氮杂菲（新配制），1mol/LNaAc溶液。四、步骤1、 条件实验（1）吸收曲线的绘制：准确移取10 g/mL 铁标准溶液 5mL于50mL容量瓶中，加入10%盐酸羟胺1mL，摇匀，稍冷，加入1mol/L NaAc溶液5mL和0.1%邻二氮杂菲3mL，以水稀释至刻度，在分光光度计上，用1cm 比色皿，以水为参比溶液，用不同的波长从570 nm 开始到430nm为止，每隔10nm或20nm 测定一次吸光度。然后以波长为横坐标，吸光度为纵坐标绘制吸收曲线，从吸收曲线上确定该测定的适宜波长。（2）邻二氮杂菲-亚铁络合物的稳定性：用上面溶液继续进行测定，其方法是在最大吸收波长（510nm）处，每隔一定时间测定其吸光度，例如在加入显色剂后立即测定一次吸光度，经30min，60min，120min后，再各测一次吸光度，然后以时间(t)为横坐标，吸光度A为纵坐标绘制A-t 曲线。此曲线表示了该络合物的稳定性。（3）显色剂浓度试验：取 50mL容量瓶（或比色管）7个，编号，用5 mL 移液管准确移取10g/mL铁标准溶液5mL ，于容量瓶中，加入1mL10%盐酸羟胺溶液，经2 min 后，再加入5mL1mol/LNaAc溶液，然后分别加入0.1%邻二氮杂菲溶液0.3，0.6，1.0，1.5，2.0，3.0，4.0mL，用水稀释到刻度，摇匀。在分光光度计上，用适宜的波长（510nm）、1cm比色皿，以水为参比，测定上述各溶液的吸光度。然后以加入的邻二氮杂菲的体积为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制曲线，从中找出显色剂的最适宜的加入量。（4）溶液酸度对络合物的影响：准确移取100g/mL 铁标准溶液5 mL于100 mL容量瓶中，加入5mL 2mol/L HCl 溶液和10 mL10%盐酸羟胺溶液，经2 min后加入0.1%邻二氮杂菲溶液30mL。以水稀释至刻度，摇匀，备用。取50ml 容量瓶7支，编号，用移液管分别准确移取上述溶液10mL于各容量瓶中。在滴定管中装0.4mol/L NaOH 溶液，然后依次在容量瓶中加入溶液0.0，2.0，3.0，4.0，6.0，8.0，10.0mL，以水稀释至刻度，摇匀，使各溶液的pH从2开始逐步增加至12以上。测定各容量瓶中溶液的pH，先用pH=114广泛pH试纸粗略确定其pH，然后进一步用精密pH试纸确定其较准确的pH。同时在分光光度计上用适宜的波长（510nm），1cm 比色皿和水为空白测定各溶液的吸光度A。最后以pH为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制 A-pH 曲线，从曲线上找出适宜的pH范围。根据上面的条件实验，拟出邻二氮杂菲分光光度法测定铁的分析步骤并讨论之。2、铁含量的测定*（1）标准曲线的绘制：取50 mL容量瓶（或比色管）6支，分别移取（务必准确量取，为什么？） 铁标准溶液于5支容量瓶中，另一容量瓶中不加铁标准溶液（配制空白溶液，作参比）。然后各加入1mL10%盐酸羟胺，摇匀，经2min 后，再各加5ml 1mol/LNaAc溶液及3ml 0.1%邻二氮杂菲，以水吸稀释至刻度，摇匀。在分光光度计上，用1cm比色皿，在最大吸收波长（510nm）处，测定各溶液的吸光度。以铁含量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。（2）未知液中铁含量的测定：吸取5 mL未知液代替标准溶液，其它步骤均同上，测定吸光度。由未知液的吸光度在标准曲线上查出5mL未知液中的铁含量，然后以每毫升未知液中含铁多少微克表示结果。如果未知液的铁含量过高，可将试样稀释，使其在标准曲线的2/3左右处。注意：（1）（2）两项的溶液配置和吸光度测定宜同时进行。记录及分析结果1、记录比色皿2、绘制曲线：（1）吸收曲线；（2）A-t曲线；（3）A-c曲线；(4)标准曲线。3、对各项测定结果进行分析并作出结论：例如从吸收曲线可得出：邻二氮杂菲亚铁络合物在波长510nm处吸光度最大，因此测定时宜选用的波长为510nm 。（1）吸收曲线的绘制波长nm吸光度A570550530520510500490470450430（2）邻二氮杂菲-亚铁络合物的稳定性放置时间t/min吸光度A03090120（3）显色剂浓度的试验容量瓶（或比色管）号显色剂量V（mL）吸光度A1234567（4）标准曲线的绘制与铁含量的测定试液编号标准溶液的量V/mL总含铁量m（g）吸光度A123456未知液02.04.06.08.010.0020406080100五、思考题1邻二氮杂菲分光光度法测定铁的适宜条件是什么？2 F离子标准溶液在显色前加盐酸羟胺的目的是什么？如测定一般铁盐的总铁量，需要加盐酸羟胺吗？3如用配制很久的盐酸羟胺溶液，对分析结果有影响吗？为什么？4 怎样选择本实验中各种测定的参比溶液？5溶液的酸度对邻二氮杂菲铁的吸光度有影响吗？结果如何？注：时间不够可只作铁的测定，该过程只需2学时附: 分光光度计的使用分光光度法测量的理论依据是朗伯-比耳定律：当一束单色光通过一定浓度的稀有色容液时，溶液对光的选择吸收程度A与溶液的浓度或液层成正比即A=kcL=log(I0/I),式中：A为吸光度，表示光通过溶液时被吸收的强度；为有色溶液的浓度；I0为入射光强度；I为透射光强度；L为液层的厚度；为k吸光系数，它与入射光的波长及溶液的性质、温度等有关，见右图1所示。当入射光强度I0、吸光系数k和溶液厚度L不变时，透射光强度I只随溶液中物质的量C而变化。因此，如果把通过溶液的光线通过测光机构中的光电转换接受器，并转换成电能，在微电计上就读出相应的透光率，从而推算出溶液浓度，工作原理见图2所示。使用步骤1、开机预热20min2、用参比溶液置于比色皿中根据选用的波长用透射率T调节仪器零点。调节时，打开比色槽盖，让光全部从外面通过，此时应该有T=0.00，盖上盖子，调节旋钮，使光全部从仪器的光路通过，此时应有T=100%，反复调节旋钮直至打开为零，盖上盖子为100%为止。3、将读数置于A吸光度，此时A=0.004、打开比色槽盖，取出比色皿架，用去离子水和待测的溶液分别洗比色皿2-3遍，接着依次装入不同浓度的标准溶液或未知溶液，用碎滤纸吸干比色皿外壁沾附的溶液（千万不能使劲擦，以免磨毛比色皿的透光面），将它们依次放到比色皿架内，并把比色皿架放回比色槽上，盖上比色盖。5、轻轻拉动拉杆，让待测的溶液的比色皿进入光路，从读数窗口记录测得的A吸光度。打开盖子，让读数回到起点，又盖上盖子重新再测一次。再将拉杆拉动一格，进行下一个被测溶液的测量。6、实验完后，取出被测的溶液倒掉，关掉电源，洗净比色皿并擦干放回原装置中。注意事项仪器预热后，开始测量前反复调透光率0%和透光率100%； 仪器连续使用不应超过2h，否则，最好间歇0.5h后再使用；比色皿洗涤必须干净，拿取比色皿时，只能用手捏住毛玻璃的两面，装待测液时，应用待测液润洗2-3次，保证待测液浓度不变，倒入的溶液应在2/3-3/4处而不要太满，放时应将透光面对着光路；比色皿要根据溶液颜色的深浅选择厚度；实验完后用专用的洗涤液以及蒸馏水洗净晾干后存放在比色皿盒内，不能用碱溶液和强氧化剂洗涤以免腐蚀玻璃或使比色皿粘接处脱胶；测量时最好从低浓度到高浓度进行，这样可减少误差。胃舒平”药片中氧化铝含量的测定摘要 为了更加熟练掌握分析天平、滴定管、移液管的使用方法，提高应用所学知识解决实际问题的能力，本实验将采用返滴定的方法测定“胃舒平”药片中Al2O3的含量。采用返滴定法测定时，先调节溶液pH为3.5，加入过量的乙二胺四乙酸（EDTA）煮沸，使Al3+与EDTA络合，冷却后调节溶液pH为56，以二甲酚橙为指示剂，用Zn2+标准溶液滴定过量的EDTA，直到溶液颜色由黄色突变为红色，且半分钟内不褪色为止即为终点。记录滴定的体积，通过计算便可知Al2O3的含量。该测定方法简便易行且准确度较高，基本符合实验要求。关键词 胃舒平样品，配位滴定法，返滴定法，指示剂通过查资料得知，测定胃舒平中三氧化二铝有两种方法。分别为：等离子发射光谱法和络合滴定法。等离子发射光谱法即用等离子发射光谱法(ICP-AES)测定胃舒平中铝的含量,并通过添加标准回收实验验证了分析数据的可靠性，与络合滴定方法相比其结果准确,回收率在95106之间。结论：等离子发射光谱法适合测定胃舒平中的铝。络合滴定法即采用返滴定法，由于铝离子对指示剂二甲酚橙具有封闭作用，故先加入过量且已知量的EDTA溶液使之于铝离子在适宜的条件下充分反应，再用锌标准溶液返滴定过量的EDTA，即可消除铝离子对指示剂的封闭作用从而测定其含量。该方法虽耗时间但较准确适宜测定胃舒平中铝的含量。2 实验原理“胃舒平”药片的主要成分为氢氧化铝、三硅酸镁（Mg2Si3O85H2O）及少量中药颠茄浸膏，此外药片成型时还加入了糊精等辅料。药片中铝的含量可用配位滴定法测定，其他成分不干扰测定。药片溶解后，分离去不溶物质制成试液，取部分试液准确加入已知过量的EDTA，并调节溶液pH为3-4，煮沸使EDTA与Al3+反应完全。冷却后再调节pH为5-6，以二甲酚橙为指示剂，用锌标准溶液返滴过量的EDTA，即可测出铝的含量。计算公式：cZnSO47H2O=mZnSO47H2OMZnSO47H2OVZnSO47H2O cEDTA=cZnSO47H2OV2ZnSO47H2OVEDTA mAl2O3=（cEDTAVEDTA总-cZnSO47H2OV3ZnSO47H2O）10MAl2O3m药品10-32ms3 实验用品3.1 仪器 全自动分析天平，台秤，称量瓶，玻璃棒，洗瓶，试剂瓶(2个)，烧杯(300、250、500)，酸式滴定管(50mL)，锥形瓶（3个），容量瓶(250mL)，移液管（25mL），量筒，洗耳球，胶头滴管，漏斗3.2 试剂 ZnSO47H2O（基准试剂），乙二胺四乙酸二钠（Na2H2Y2H2O，A.R.），六亚甲基四胺，HCl（1：1，1：5），氨水（1：1），二甲酚橙，蒸馏水，胃舒平样品（生产厂家：上海青平药业有限公司，批号：090122，标示量：A1(OH)3 0.245g/片，国标：Al2O3 0.116g/片）4 实验方法4.1 锌标准溶液的配制准确称取ZnSO47H2O1.41.45g于250mL烧杯中，加100mL水使其溶解后，定量转移至250mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，计算其准确浓度。4.2 EDTA溶液的配制和标定4.2.1 EDTA标准溶液的配制称取2.33gEDTA于300mL烧杯中，加水至100mL，加热使其溶解完全，冷却后转入至试剂瓶中，摇匀。4.2.2 EDTA标准溶液浓度的标定移取25.00mLEDTA标准溶液于250mL锥形瓶中，加2mL1：5HCl，二甲酚橙指示剂2滴，然后滴加六亚甲基四胺溶液直至溶液呈现稳定的亮黄色，然后再多加3mL，用锌标准溶液滴定至溶液由亮黄色转为红色，且半分钟内不褪色即为终点。重复测定三次。计算EDTA溶液的浓度，其相对平均偏差不大于0.2。4.3 样品的处理取“胃舒平”药片10片，研细，准确称取药粉0.4-0.45g，加入HCl（1：1）8mL，加水至40mL，煮沸。冷却后过滤，并用水洗涤沉淀，收集滤液及洗涤液于250mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀，制成试液。4.4 铝含量的测定准确移取上述试液25.00mL于250mL锥形瓶中，准确加入EDTA标准溶液25.00mL，摇匀。加入二甲酚橙指示剂2滴，滴加氨水（1：1）至溶液恰呈红色，然后滴加2滴HCl（1：3）。将溶液煮沸3min左右，冷却，再加入六亚甲基四胺溶液10mL，使溶液pH为5-6，再加入二甲酚橙指示剂2滴，用锌标准溶液滴定至黄色突变为红色，且半分钟内不褪色即为终点。重复测定三次。计算“胃舒平”药片中Al2O3的含量，其相对平均偏差不大于0.2。4.4 实验完毕后的处理实验完毕后，废液倒回废液缸中，废纸倒在垃圾桶中，将仪器洗涤干净放回实验柜中，将实验台擦干净，登记好数据，然后将实验室打扫干净，关好窗户，关掉电源，锁好门，方可离开实验室。5 实验记录及数据处理5.1 （表一）EDTA标准溶液浓度的标定项目12mZnSO47H2O+称量瓶（倾出前）/g15.4997mZnSO47H2O+称量瓶（倾出后）/g14.0867mZnSO47H2O/g1.4130VZnSO47H2O/ml250.0cZn2+/molL-10.01966VZnSO47H2O溶液终读数/mL27.7527.72VZnSO47H2O溶液初读数/mL0.000.00VZnSO47H2O溶液/mL27.7527.72VEDTA/mL25.00cEDTA/ molL-10.02182 0.02179 cEDTA平均值/ molL-1 0.02180di%0.090.05相对平均偏差/0.075.2 （表二）胃舒平药片的处理（40片）项目12m药品+滤纸 /g1880581滤纸/g079981m药品/g 1800600m药品/g/片0.450155.3 （表三）胃舒平药片中Al2O3含量的测定项目12ms+称量瓶（倾出前）/g12.3184ms+称量瓶（倾出后）/g11.8721ms/g0.4463vEDTA总25.00V3ZnSO47H2O终读数/mL15.4515.40V3ZnSO47H2O初读数/mL0.000.00V3ZnSO47H2O/mL15.4515.40mAl2O3/g/片 0.1241 0.1246 mAl2O3平均值/g/片 0.1244相对平均偏差/0.26 结果与讨论6.1 测定结果 经测定计算知胃舒平药品中每片Al2O3的含量为0.1244g，由合格标准知，只要所测Al2O3含量不小于0.1160g，该项指标合格，故该项指标合格。6.2 误差分析 6.2.1 滴定读数的不准确造成的误差；6.2.2 半滴操作不当造成的误差；6.