綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告鄰二氮菲分光光度法測(cè)定微量鐵

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1、鄰二氮菲分光光度法測(cè)定微量鐵 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? ⒈學(xué)習(xí)確定實(shí)驗(yàn)條件的方法，掌握鄰二氮菲分光光度法測(cè)定微量鐵的方法原理； ⒉掌握721型分光光度計(jì)的使用方法，并了解此儀器的主要構(gòu)造。 二、實(shí)驗(yàn)原理 ⒈確定適宜的條件的原因：在可見光分光光度法的測(cè)定中，通常是將被測(cè)物與顯色劑反應(yīng)，使之生成有色物質(zhì)，然后測(cè)其吸光度，進(jìn)而求得被測(cè)物質(zhì)的含量。因此，顯色條件的完全程度和吸光度的測(cè)量條件都會(huì)影響到測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。為了使測(cè)定有較高的靈敏度和準(zhǔn)確性，必須選擇適宜的顯色反應(yīng)條件和儀器測(cè)量條件。通常所研究的顯色反應(yīng)條件有顯色溫度和時(shí)間，顯色劑用量，顯色液酸度，干擾物質(zhì)的影響因素及消除等，但主要是測(cè)量波長(zhǎng)和參

2、比溶液的選擇。對(duì)顯色劑用量和測(cè)量波長(zhǎng)的選擇是該實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。 ⒉如何確定適宜的條件：條件試驗(yàn)的一般步驟為改變其中一個(gè)因素，暫時(shí)固定其他因素，顯色后測(cè)量相應(yīng)溶液吸光度，通過吸光度與變化因素的曲線來確定適宜的條件。 ⒊本試驗(yàn)測(cè)定工業(yè)鹽酸中鐵含量的原理：根據(jù)朗伯－比耳定律：A=εbc。當(dāng)入射光波長(zhǎng)λ及光程b一定時(shí)，在一定濃度范圍內(nèi)，有色物質(zhì)的吸光度A與該物質(zhì)的濃度c成正比。只要繪出以吸光度A為縱坐標(biāo)，濃度c為橫坐標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)曲線，測(cè)出試液的吸光度，就可以由標(biāo)準(zhǔn)曲線查得對(duì)應(yīng)的濃度值，即工業(yè)鹽酸中鐵的含量。 ⒋鄰二氮菲法的優(yōu)點(diǎn)：用分光光度法測(cè)定試樣中的微量鐵，目前一般采用鄰二氮菲法，該法具有高靈敏度、高

3、選擇性，且穩(wěn)定性好，干擾易消除等優(yōu)點(diǎn)。 ⒌鄰二氮菲法簡(jiǎn)介：鄰二氮菲為顯色劑，選擇測(cè)定微量鐵的適宜條件和測(cè)量條件，并用于工業(yè)鹽酸中鐵的測(cè)定。 ⒍鄰二氮菲可測(cè)定試樣中鐵的總量的條件和依據(jù)：鄰二氮菲亦稱鄰菲咯啉(簡(jiǎn)寫phen)，是光度法測(cè)定鐵的優(yōu)良試劑。在pH=2～9的范圍內(nèi)，鄰二氮菲與二價(jià)鐵生成穩(wěn)定的桔紅色配合物((Fe(phen)3)2+)。 此配合物的lgK穩(wěn)= 21.3，摩爾吸光系數(shù)ε510 = 1.1104 Lmol-1cm-1，而Fe3+能與鄰二氮菲生成3∶1配合物，呈淡藍(lán)色，lgK穩(wěn)=14.1。所以在加入顯色劑之前，應(yīng)用鹽酸羥胺(NH2OHHC

4、l)將Fe3+還原為Fe2+，其反應(yīng)式如下： 2 Fe3++ 2 NH2OHHCl → 2Fe2+ + N2 + H2O + 4H++ 2Cl- 測(cè)定時(shí)控制溶液的酸度為pH≈5較為適宜，用鄰二氮菲可測(cè)定試樣中鐵的總量。 三、儀器試劑 ⒈儀器：721型分光光度計(jì)；1cm吸收池；10mL 吸量管；50mL 比色管(7個(gè))。 ⒉試劑：1.010-3 molL-1 鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液；100μgmL-1鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液；0.15%鄰二氮菲水溶液；10%鹽酸羥胺溶液(新配)；1molL-1乙酸鈉溶液；1 molL-1NaOH溶液；6 molL-1 HCl(工業(yè)鹽酸試樣)。 四、實(shí)驗(yàn)步驟 (一)準(zhǔn)備工作

5、 打開儀器電源開關(guān)，預(yù)熱，調(diào)解儀器。 (二)測(cè)量工作(以通過空白溶液的透射光強(qiáng)度為I0，通過待測(cè)液的透射光強(qiáng)度為I,由儀器給出透射比T,再由T值算出吸光度A值) ⒈吸收曲線的繪制和測(cè)量波長(zhǎng)的選擇 用吸量管吸取2.00 mL 1.010-3molL-1鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液，注入50mL比色管中，加入1.00mL 10%鹽酸羥胺溶液，搖勻，加入2.00 mL 0.15%鄰二氮菲溶液，5.0 mLNaAc溶液，以水稀釋至刻度。在光度計(jì)上用1 cm比色皿，采用試劑溶液為參比溶液，在440～560 nm間，每隔10 nm測(cè)量一次吸光度(在最大吸收波長(zhǎng)處，每隔2nm)，以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制吸收

6、曲線，選擇測(cè)量的適宜波長(zhǎng)。 ⒉顯色劑條件的選擇(顯色劑用量) 在6支比色管中，各加入2.00mL 1.010-3molL-1鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液和1.00mL 10%鹽酸羥胺溶液，搖勻。分別加入0.10，0.50，1.00，2.00 ，3.00及4.00mL 0.15%鄰二氮菲溶液，5.0 mL NaAc溶液，以水稀釋至刻度，搖勻。在光度計(jì)上用1cm比色皿，采用試劑溶液為參比溶液，測(cè)吸光度。以鄰二氮菲體積為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制吸光度-試劑用量曲線，從而確定最佳顯色劑用量。 ⒊工業(yè)鹽酸中鐵含量的測(cè)定 ⑴標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作 在6支50mL比色管中，分別加入0.00、0.20、0.40、0.60

7、、0.80、1.00mL 100μg/mL鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液，再加入1.00mL 10%鹽酸羥胺溶液，2.00mL 0.15%鄰二氮菲溶液和5.0 mL NaAc溶液，以水稀釋至刻度，搖勻。在512nm處，用1cm比色皿，以試劑空白為參比，測(cè)吸光度A。 ⑵試樣測(cè)定 準(zhǔn)確吸取適量工業(yè)鹽酸三份，按標(biāo)準(zhǔn)曲線的操作步驟，測(cè)定其吸光度。 五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理 ⒈標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作 波長(zhǎng)(nm) 440 450 460 470 480 490 492 494 496 T (%) 58.0 54.8 50.8 46.0 44.9 43.2 42.8 42.0 42.0

8、 吸光度 A 0.2366 0.2600 0.2900 0.3372 0.3478 0.3645 0.3686 0.3768 0.3768 波長(zhǎng)(nm) 498.0 500.0 502.0 504.0 506.0 508.0 510.0 512.0 514.0 T (%) 41.8 41.6 41.0 40.0 41.1 40.0 39.8 39.2 39.5 吸光度 A 0.3788 0.3809 0.3872 0.3979 0.3862 0.3872 0.4001 0.4067 0.4034 波長(zhǎng)(nm) 5

9、16.0 518.0 520.0 530.0 540.0 550.0 560.0 T (%) 39.8 40.0 40.9 48.0 57.2 73.1 83.1 吸光度 A 0.4001 0.3979 0.3882 0.3188 0.2426 0.1361 0.0804 根據(jù)上面數(shù)據(jù)，作得標(biāo)準(zhǔn)曲線圖如下： 由作圖可知，最大吸收波長(zhǎng)為512nm。 ⒉顯色劑用量的測(cè)定 鄰二氮菲用量曲線：(λ=512 nm) 鄰二氮菲的體積(mL ) 0.10 0.50 1.00 2.00 3.00 4.

10、00 透射比 T(%) 85.1 51.1 36.4 35.9 36.1 36.8 吸光度 A 0.0701 0.2916 0.4389 0.445 0.4425 0.4342 據(jù)上面數(shù)據(jù)，作得標(biāo)準(zhǔn)曲線圖如下： 由圖可知，顯色劑最佳用量為2.00 mL 0.15%鄰二氮菲溶液。 3.工業(yè)鹽酸中鐵含量的測(cè)定 ⑴標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作 鐵標(biāo)液體積(mL ) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 鐵濃度(μg/mL ) 0 0.4 0.8 1.2

11、1.6 2.0 透射比 T(%) 100 85.0 66.3 57.8 41.1 38.1 吸光度 A 0 0.0706 0.1785 0.2381 0.3862 0.4191 據(jù)上面數(shù)據(jù)，作得標(biāo)準(zhǔn)曲線圖如下： 標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=0.2216*x-0.0061 R2=0.98 ⑵試樣測(cè)定(工業(yè)鹽酸鐵含量的測(cè)定) 未知樣標(biāo)號(hào) 1 2 吸入鹽酸的量(mL) 1.0 1.5 透射比T(%) 82.2 75.1 吸光度A 0.0851 0.1244 稀釋后鹽酸中鐵的含量(μg/mL) 0.4116 0

12、.5889 把y = 0.0851，0.1244代入標(biāo)準(zhǔn)曲線方程y = 0.2216*x - 0.0061中，得到x=0.4116，0.5889，即稀釋后工業(yè)鹽酸中鐵的含量為0.4116μg/mL，0.5889μg/mL。 由1.0* Cx2/50 = 0.4116，得Cx1=20.58(μg/mL) 由1.5 Cx3/50 = 0.5889， 得 Cx2=19.63(μg/mL) 則Cx=(Cx1+ Cx2)/2= (20.58+19.63)/2 = 20.11(μg/mL) RSD=3.34% 所以，工業(yè)鹽酸中鐵的含量為20.11μg/mL。 小結(jié)：通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，最

13、適宜波長(zhǎng)為λ=512nm；鄰二氮菲(0.15%)的適宜用量為2mL；最終由標(biāo)準(zhǔn)曲線得工業(yè)鹽酸中鐵的含量為：20.11μg/mL。 六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) ⒈不能顛倒各種試劑的加入順序。 ⒉讀數(shù)據(jù)時(shí)要注意A和T所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。透射比與吸光度的關(guān)系為:A=log(I0/I)= log(1/T)；測(cè)定條件指：測(cè)定波長(zhǎng)和參比溶液的選擇。 ⒊最佳波長(zhǎng)選擇好后不要再改變。 ⒋每次測(cè)定前要注意調(diào)滿刻度。 七、思考題 1鄰二氮菲分光光度法測(cè)定微量鐵時(shí)為何要加入鹽酸羥胺溶液？ 答：工業(yè)鹽酸中含有Fe2+和Fe3+，其中Fe2+與鄰二氮菲(phen)能生成穩(wěn)定的桔紅色配合物[Fe(phen)3]2+此

14、配合物的lgK穩(wěn)=21.3，摩爾吸光系數(shù)ε510 =1.1104Lmol-1cm-1，而Fe3+能與鄰二氮菲生成3∶1配合物，呈淡藍(lán)色，lgK穩(wěn)=14.1。所以在加入顯色劑之前，應(yīng)用鹽酸羥胺(NH2OHHCl)將Fe3+還原為Fe2+，然后，進(jìn)行鐵的總量的測(cè)定 。 2參比溶液的作用是什么？在本實(shí)驗(yàn)中可否用蒸餾水作參比？ 答：參比溶液的作用是扣除背景干擾，不能用蒸餾水作參比，因?yàn)檎麴s水成分與試液成分相差太遠(yuǎn)，只有參比和試液成分盡可能相近，測(cè)量的誤差才會(huì)越小。 3鄰二氮菲與鐵的顯色反應(yīng)，其主要條件有哪些？ 答：鄰二氮菲與鐵的顯色反應(yīng)，其主要條件有：酸度一般(pH=5~6)、溫度、 鄰二氮菲的用量，顯色時(shí)間等。 八、實(shí)驗(yàn)總結(jié) 通過本實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)了確定實(shí)驗(yàn)條件的方法，再次熟悉了可見分光光度法的測(cè)量原理和實(shí)驗(yàn)操作步驟,掌握了鄰二氮菲分光光度法測(cè)定微量鐵的方法原理以及掌握721型分光光度計(jì)的使用方法。