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邻二氮菲分光光度法测定微量铁 一 一 实验目的实验目的 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 二 实验原理实验原理 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 510 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 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 四 实验步骤实验步骤 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 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 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 100 g 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 五 数据处理数据处理 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 波长 nm 440 445450455460465470475480 吸光 度A 0 3400 3530 3640 3770 3950 4150 4330 4470 454 波长 nm 485490495500505510515520525 吸光 度A 0 4570 4600 4670 4770 4900 4970 4910 4680 428 波长 nm 530535540545550555560 吸光 度A 0 3740 3100 2460 1880 1400 1040 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 邻二氮菲用量曲线 510 nm 邻二氮菲的体积 ml 0 100 501 002 003 004 00 吸光度 A 0 0480 2820 4970 5000 4910 485 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 浓度 ug ml Abs 00 006 0 20 06 0 50 231 10 42 1 50 406 20 402 2 50 395 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 t min03691215 A 0 4800 4770 4780 4790 4800 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 0 000 600 801 001 201 40 A 0 000 2180 2890 3550 4300 494 试液含铁量的测定 测试次数123 吸光度 A0 4820 4830 483 铁的浓度 ug mL1 35451 35741 3574 铁水样浓度的平均值 ug mL1 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 510 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