项目九分光光度法测定铁含量

1、项目九项目九食盐中铁含量的测定食盐中铁含量的测定（紫外（紫外- -可见分光光度法）可见分光光度法）概述概述紫外光、可见光检验是什么物质，测检验是什么物质，测定物质的含量定物质的含量特点：速度快、仪器简单、操作简便、价格低廉特点：速度快、仪器简单、操作简便、价格低廉根据根据波长波长，电磁波中，电磁波中 紫外区：紫外区：200 - 400 nm 200 - 400 nm 可见光区：可见光区：400-780 nm400-780 nm单色光：单色光：同一波长同一波长的光称为单色光；的光称为单色光；复合光：复合光：不同波长不同波长的光组成的光称为复合光；的光组成的光称为复合光；可见光：凡是被可见光：凡是

2、被肉眼感受到肉眼感受到的光称为可见光；的光称为可见光； 波长范围为波长范围为400-780nm400-780nm一、一、 光的基本性质光的基本性质二、二、 物质对光是选择性吸收的物质对光是选择性吸收的吸收黄色光吸收黄色光反射蓝色光反射蓝色光吸收绿色光吸收绿色光透过紫色光透过紫色光固体固体液体液体互补色互补色白光白光白光白光任务一任务一 高锰酸钾溶液吸收曲线的测定高锰酸钾溶液吸收曲线的测定任务一任务一 高锰酸钾溶液吸收曲线的测定高锰酸钾溶液吸收曲线的测定 任何一种溶液，对不同波长的光的吸收程度都是不相等的。任何一种溶液，对不同波长的光的吸收程度都是不相等的。 做法：用不同波长的光依次透过高锰酸钾

3、溶液，并测量做法：用不同波长的光依次透过高锰酸钾溶液，并测量高锰酸钾高锰酸钾对对不同波长的光的吸收程度（吸光度不同波长的光的吸收程度（吸光度A A），以波长为横坐标，吸光度），以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，作图，得到为纵坐标，作图，得到高锰酸钾高锰酸钾在测量波长范围内的吸收曲线。在测量波长范围内的吸收曲线。吸收曲线2.细测：在细测：在500550nm范围内，间隔范围内，间隔5nm测一个点，绘制吸测一个点，绘制吸收曲线收曲线 7 7原则：先原则：先粗测粗测再再细测细测1.粗测：在粗测：在400720nm范围内，间隔范围内，间隔20nm测一个点，绘制吸测一个点，绘制吸收曲线收曲线 选择选择500

4、550nm作为细测范围作为细测范围一、高锰酸钾吸收曲线的绘制方法一、高锰酸钾吸收曲线的绘制方法波长/nm400440460480520540 560 580 720A波长/nm500 505 510 515530 535 540 545 550A高锰酸钾的最大吸收波长为高锰酸钾的最大吸收波长为520nm二、光谱吸收曲线的特征二、光谱吸收曲线的特征同一种物质对不同波长同一种物质对不同波长光的吸光度不同。光的吸光度不同。吸光度最吸光度最大处对应的波长称为最大吸大处对应的波长称为最大吸收波长收波长max不同浓度的同一种物质不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似，其吸收曲线形状相似，max不变不变。

5、但在同一波长处的吸。但在同一波长处的吸光度随溶液浓度增加而增大，光度随溶液浓度增加而增大，定量分析依据。定量分析依据。图为KMnO4水溶液的吸收曲线不同物质不同物质吸收曲线特性吸收曲线特性（曲线形状、峰（曲线形状、峰的数目，位置，强度）不同。可作为物的数目，位置，强度）不同。可作为物质质定性分析定性分析的依据。的依据。任务二：认识紫外-可见分光光度计 紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计UV1801UV1801型型一、基本组成光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器信号处理信号处理显示系统显示系统 作用：将光源发射的作用：将光源发射的复合光分解成单色光复合光分解成单色光并可从中选并可从中

6、选出一任出一任 波长单色光的光学系统。波长单色光的光学系统。 入射狭缝：入射狭缝：光源的光由此进入单色器；光源的光由此进入单色器； 准光装置：准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束；透镜或返射镜使入射光成为平行光束； 色散元件：色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅；将复合光分解成单色光；棱镜或光栅；聚焦装置聚焦装置：透镜或凹面：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单反射镜，将分光后所得单色光聚焦至出射狭缝；色光聚焦至出射狭缝；出射狭缝出射狭缝。2.2.单色器单色器玻璃，对紫外有吸收，可见光区玻璃，对紫外有吸收，可见光区 石英，可见及紫外光区石英，可见及紫外光区 应用广泛应用广泛硒电池、少用

7、 信号处理及显示系统信号处理及显示系统作用：放大信号并以适当的方式指示或记录作用：放大信号并以适当的方式指示或记录 检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理。检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理。 0.575光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器显示显示三、仪器的基本操作任务三 高锰酸钾含量的测定实验：高锰酸钾实验：高锰酸钾 吸收曲线的绘制吸收曲线的绘制结论：结论：最大吸收波长最大吸收波长max=525nm（530nm）不同浓度的同一种物质，不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似，其吸收曲线形状相似，max不变。不变。但在同一波长处的吸但在同一波长处的吸光度随溶液浓

8、度增加而增大，光度随溶液浓度增加而增大，定量分析依据。定量分析依据。图为KMnO4水溶液的吸收曲线问题：吸光度问题：吸光度A与浓度与浓度C之间有什么关系？之间有什么关系？一、光吸收基本定律一、光吸收基本定律b b1.1.吸收强度是否相同？吸收强度是否相同？2.2.吸收强度可用什么来表示？吸收强度可用什么来表示？3.T3.T的意义是什么？的意义是什么？光强度：单位时间（光强度：单位时间（1s1s）内照射在单位面积）内照射在单位面积 （1cm1cm2 2）的上光能量。）的上光能量。I I表示表示。透射率：透过的光强度透射率：透过的光强度I It t与入射光强度与入射光强度I I0 0之之比，比，

9、表示为：表示为：吸光度：物质对光的吸收程度吸光度：物质对光的吸收程度 A A lglgT TT=ItI0ItI0T =T：0.00%100%。A：0.00 T，A；反之，；反之， T ，A 。I0ItA = - lgT = lg二、朗伯比尔定律二、朗伯比尔定律布格布格(Bouguer)(Bouguer)和朗伯和朗伯(Lambert)(Lambert)先后于先后于17291729年和年和17601760年阐明了光的吸收程度和年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度吸收层厚度的关系：的关系： A =K1 b 18521852年比耳年比耳(Beer)(Beer)又提出了光的吸收程度和又提出了光的吸收程度和吸

10、收吸收物浓度物浓度之间也具有类似的关系之间也具有类似的关系: : A = K2 c朗伯朗伯比尔定律：比尔定律：A：吸光度；：吸光度； K：比例常数；：比例常数； b：吸收介质的厚度，一般以吸收介质的厚度，一般以 cm 为单位；为单位； c：吸光物质的浓度，单位可以是：吸光物质的浓度，单位可以是 g/L 或或 mol/L。光吸收定律表明什么？光吸收定律表明什么？ k？K K- -吸光系数吸光系数KK吸光系数，液层厚度为吸光系数，液层厚度为1cm1cm的的单位浓度单位浓度溶液，对一定溶液，对一定波长光的吸光度波长光的吸光度k 越大，表示该物质对光的吸收能力越强越大，表示该物质对光的吸收能力越强k

11、的两种表示方式：摩尔吸光系数的两种表示方式：摩尔吸光系数 质量吸光系数质量吸光系数 a a ( C ( C单位为单位为g/L)g/L)溶液以溶液以 mol/Lmol/L 为单位，为单位， K K为为摩尔吸光系数摩尔吸光系数（ ），单位单位LmolLmol-1-1cmcm-1-1，A=A= bcbc例题例题某化合物的某化合物的max = 280 nm，光线通过该化合物的，光线通过该化合物的1.010-5 molL-1溶液时，透射率为溶液时，透射率为50 %（用（用2cm吸收池），求该化吸收池），求该化合物在合物在280 nm处的摩尔吸光系数。处的摩尔吸光系数。解：已知，解：已知， max = 2

12、80 nm，c = 1.010-5 molL-1， T = 50%，b = 2cm则则 A= - lgT = - lg 0.5 = 0.301根据朗伯根据朗伯-比尔定律比尔定律 A = b c = = 0.301/（2 1.010-5 ） = 1.51104（Lmol-1cm-1）Abc三、朗伯三、朗伯- -比尔定律的适用范围比尔定律的适用范围不仅适用于紫外光、可见光，也适用于红外光，不仅适用于紫外光、可见光，也适用于红外光，不仅适用于均匀非散射的液态样品，也适用于微不仅适用于均匀非散射的液态样品，也适用于微粒分散均匀的固态或气态样品。粒分散均匀的固态或气态样品。应用吸收定律必须符合三个条件：

13、应用吸收定律必须符合三个条件：（1 1）入射光为单色光；）入射光为单色光；（2 2）被测样品必须是均匀介质；）被测样品必须是均匀介质；（3 3）吸收过程中，吸收物质之间不能发生相互作）吸收过程中，吸收物质之间不能发生相互作用。用。1. 1.朗伯朗伯- -比尔定律的偏移比尔定律的偏移理论上理论上A A与与c c的关系应是一条的关系应是一条通过原点的直线通过原点的直线 （截（截距为零），实际，有时非线性，有时不通过零点距为零），实际，有时非线性，有时不通过零点2.2.产生产生偏离的因素偏离的因素1. 1. 吸收定律本身的局限性吸收定律本身的局限性 有限的定律，只有在稀溶液中才能成立。高浓通常有限的

14、定律，只有在稀溶液中才能成立。高浓通常 C 0.01mol/L），电荷分布会相互影响，改变对特定辐射的），电荷分布会相互影响，改变对特定辐射的吸收能力吸收能力2. 2. 非单色入射光的影响非单色入射光的影响 仪器造成仪器造成3. 3. 溶液的化学因素溶液的化学因素 吸光物质因离解、缔合，形成新的化合物，改变了吸光吸光物质因离解、缔合，形成新的化合物，改变了吸光物质浓度物质浓度任务三任务三 高锰酸钾含量的测定高锰酸钾含量的测定K虽为比例常数，但其数值与入射波长、物质的性质虽为比例常数，但其数值与入射波长、物质的性质、溶液的温度、溶剂性质等因素有关、溶液的温度、溶剂性质等因素有关任务三任务三 高锰

15、酸钾含量的测定高锰酸钾含量的测定 工作曲线法测定高锰酸钾含量工作曲线法测定高锰酸钾含量测定分析步骤测定分析步骤p可见光分光光度法测高锰酸钾操作步骤：可见光分光光度法测高锰酸钾操作步骤：1 1、准备、准备8 8个洁净的个洁净的25mL25mL比色管；比色管；2 2、在、在6 6个比色管中各加入个比色管中各加入250.0gmL250.0gmL-1-1KMnOKMnO4 4标准溶液标准溶液0.00ml0.00ml、1.00ml1.00ml、2.00ml2.00ml、3.00ml3.00ml、 4.00mL 4.00mL 、5.00mL5.00mL；另在；另在2 2个比色管中各加入个比色管中各加入2.

16、50mL2.50mL未知试液，用蒸馏水稀释至标线，摇匀。未知试液，用蒸馏水稀释至标线，摇匀。3 3、用、用1cm1cm吸收池，以试剂空白为参比溶液，在吸收池，以试剂空白为参比溶液，在525nm525nm下，测定并记录下，测定并记录各溶液吸光度。各溶液吸光度。溶液吸光度与浓度之间的关系溶液吸光度与浓度之间的关系0.000.001.001.002.002.003.003.004.004.00溶液溶液标准标准1 1标准标准2 2标准标准3 3标准标准4 4标准标准5 5标准标准6 6样品样品浓度浓度C/(C/(gmLgmL-1-1）0.00 0.00 10.00 10.00 20.00 20.00

17、30.00 30.00 40.00 40.00 50.00 50.00 CxCx吸光度吸光度 A A0.0000.0005.005.000.1560.1560.3120.3120.4650.4650.6250.6250.7120.7120.7930.793以吸光度以吸光度A A为纵坐标，浓度为纵坐标，浓度C C为横坐标，绘制标准曲线，采为横坐标，绘制标准曲线，采用线性处理程序进行线性回归处理，得回归方程为：用线性处理程序进行线性回归处理，得回归方程为：A=0.1579C+0.0028, A=0.1579C+0.0028, 相关系数相关系数r r2 2=0.9998=0.9998a，截距b，斜率

18、相关系数，接近1线性好，0.999Cx=(A-0.0028)/0.1579Cx=(A-0.0028)/0.1579 =(0.712-0.0028 )/0.1579 =(0.712-0.0028 )/0.1579 44.9gmL-144.9gmL-1 例例 在在456nm456nm处，用处，用1cm1cm吸收池测定显色的锌配合物标准溶吸收池测定显色的锌配合物标准溶液得到下列数据：液得到下列数据：要求：要求： 绘制工作曲线；绘制工作曲线； 求摩尔吸光系数；求摩尔吸光系数； 求吸光度为求吸光度为0.2600.260的未知试液的浓度。的未知试液的浓度。Zn /gmL-12.004.006.008.00

19、10.00A 456nm0.1050.2050.3100.4150.515解解:绘制工作曲线如右图得绘制工作曲线如右图得 a = 0.0516 gmL-1cm-1 = 5.1610-5gL-1cm-1 根据朗伯根据朗伯-比尔定律比尔定律 = aM = 5.1610-5MZn = 5.1610-565.39 =3.3710-3 Lmol-1cm-1 当当 A = 0.260时时, = 0.260/0.0516 = 5.04 (gmL-1)任务四：食盐中铁含量的测定测定分析步骤测定分析步骤p可见分光光度法测食盐中铁含量操作步骤：可见分光光度法测食盐中铁含量操作步骤：1 1、准备、准备8 8个洁净的

20、个洁净的25mL25mL比色管；比色管；2 2、在、在6 6支比色管中各加入支比色管中各加入20.0gmL20.0gmL-1-1铁标准溶液铁标准溶液0.000.00、1.001.00、2.002.00、 3.003.00、4.004.00、5.00mL 5.00mL ；在另；在另2 2支支比色管中比色管中加入加入3ml3ml食盐溶液。食盐溶液。3 3、加入、加入2.5mL100 gL2.5mL100 gL-1-1盐酸羟胺溶液盐酸羟胺溶液，再分别加入，再分别加入5mL1.5 gL5mL1.5 gL-1-1邻二氮菲邻二氮菲，5mL 1.0molL5mL 1.0molL-1-1醋酸钠溶液醋酸钠溶液，

21、用蒸馏水稀释至标线，摇，用蒸馏水稀释至标线，摇匀，反应匀，反应1010分钟后测量；分钟后测量；4 4、用、用1cm1cm吸收池，以试剂空白为参比溶液，在吸收池，以试剂空白为参比溶液，在510nm510nm下，测定并记录下，测定并记录各溶液吸光度。各溶液吸光度。加入各种溶剂后，溶液颜色有什么变化？为什么？加入各种溶剂后，溶液颜色有什么变化？为什么？取取1 1支比色管加入支比色管加入3ml3ml铁标准液，加入铁标准液，加入2.5mL100 gL2.5mL100 gL-1 -1盐酸盐酸羟胺溶液，再分别加入羟胺溶液，再分别加入5mL1.5 gL5mL1.5 gL-1 -1邻二氮菲，邻二氮菲，5mL 5

22、mL 1.0molL1.0molL-1 -1醋酸钠溶液，用蒸馏水稀释至标线，摇匀。醋酸钠溶液，用蒸馏水稀释至标线，摇匀。观察与思考实验操作实验操作加入邻二氮菲后，溶液变为橙色。加入邻二氮菲后，溶液变为橙色。为什么要加入盐酸羟胺、邻二氮菲、醋酸钠？p可见分光光度法测食盐中铁含量可见分光光度法测食盐中铁含量1.1.加入盐酸羟胺的作用加入盐酸羟胺的作用 将三价铁还原至二价将三价铁还原至二价2.2.加入邻二氮菲的作用加入邻二氮菲的作用 显色剂。在显色剂。在pH=2pH=29 9的范围内，邻二氮菲的范围内，邻二氮菲 与与二二价铁价铁生成稳定的桔红色配合物（生成稳定的桔红色配合物（Fe(Fe(phenph

23、en)3)3）2+2+），该配合物在），该配合物在510nm510nm处有最大吸收处有最大吸收3.3.加入醋酸钠的作用加入醋酸钠的作用 待测物体系待测物体系pHpH值稳定值稳定4646范围内范围内 在可见光分光光度法的测定中，通常是将被测物与显色剂反在可见光分光光度法的测定中，通常是将被测物与显色剂反应，使之应，使之生成有色物质生成有色物质，然后测其吸光度，进而求得被测物，然后测其吸光度，进而求得被测物质的含量。质的含量。 因此，显色条件的完全程度和吸光度的测量条件都会影响到因此，显色条件的完全程度和吸光度的测量条件都会影响到测量结果的准确性。测量结果的准确性。 为了使测定有较高的灵敏度和准确

24、性，必须为了使测定有较高的灵敏度和准确性，必须选择适宜的显色选择适宜的显色反应条件和仪器测量条件反应条件和仪器测量条件。p可见分光光度法测食盐中铁含量可见分光光度法测食盐中铁含量46一、显色反应条件的选择一、显色反应条件的选择1.1.显色剂及其用量的选择显色剂及其用量的选择显色反应：将待测组分显色反应：将待测组分转化转化为有色物质为有色物质显色剂：与待测组分显色剂：与待测组分形成形成有色物质的试剂有色物质的试剂a.a.显色剂的选择显色剂的选择要求：要求：（1 1）与待测离子显色反应的与待测离子显色反应的产物产物组成组成恒定、稳定恒定、稳定性性好、显色好、显色条件易于控制条件易于控制； （2 2

25、）产物有较产物有较强的吸收能力强的吸收能力，即，即大；大；47 b.b.显色剂用量的选择显色剂用量的选择 固定固定被测组分被测组分浓度浓度和其他条件，加入和其他条件，加入不同量不同量的显色剂，分的显色剂，分别测定吸光度别测定吸光度A A； 绘制吸光度绘制吸光度A A与显色剂用量与显色剂用量C CR R的关系曲线：的关系曲线：CRababb、显色剂用量的选择、显色剂用量的选择 取取6 6只洁净的只洁净的50mL50mL容量瓶，各加入容量瓶，各加入10.00g10.00gmLmL-1-1铁标准溶液铁标准溶液5.00mL5.00mL，1mL100g1mL100gL L-1-1盐酸羟胺溶液，盐酸羟胺溶

26、液，摇匀。摇匀。分别加入分别加入0 0、0.50.5、1.01.0、2.02.0、3.03.0、4.0mL1.5 g4.0mL1.5 gL L-1-1邻二氮菲邻二氮菲，5mL5mL醋酸钠溶液，醋酸钠溶液，用蒸用蒸馏水稀至标线，摇匀。用馏水稀至标线，摇匀。用2cm2cm吸收池，以试剂空白溶液为参比溶吸收池，以试剂空白溶液为参比溶液，在选定的波长下测定吸光度。液，在选定的波长下测定吸光度。 48CRabab49二二.反应的反应的PH （显色反应的重要条件（显色反应的重要条件 ）同种金属离子与同种显色剂反应，生成的配合物配位数不同、同种金属离子与同种显色剂反应，生成的配合物配位数不同、颜色不同颜色不

27、同。如如FeFe3+3+与磺基水杨酸在不同与磺基水杨酸在不同pHpH条件下的配合物。条件下的配合物。pH对显色反应的影响：对显色反应的影响：介质酸度解离程度解离程度显色反应完全程度显色反应完全程度50确定确定pHpH的方法：的方法：固定固定溶液中待测组分和显色剂溶液中待测组分和显色剂浓浓度度，改变改变溶液溶液( (缓冲溶液控制缓冲溶液控制) )的酸度的酸度( (pHpH) )绘制绘制A ApHpH曲线，从中找出曲线，从中找出 为为pHpH范围。范围。ab平坦部分显色（发色）时间：显色反应完成所需时间显色（发色）时间：显色反应完成所需时间稳定时间：显色后有色物质色泽保持稳定时间稳定时间：显色后有色物质色泽保持稳定时间三三. .显色的时间显色的时间 a、大多数显色反应是在常温下进行的，有些反应必、大多数显色反应是在常温下进行的，有些反应必须在较高温度下。须在较高温度下。b、 绘制工作曲线和进行样品测定时应该使溶液温度保绘制工作曲线和进行样品测定时应该使溶液温度保持一致。持一致。