邻二氮菲吸光光度法测铁的条件实验2

邻二氮菲吸光光度法测铁的条件实验张帅、葛吉昌、王养茎时攀、贺朋军、楚亚龙本组成员：一、目的要求•1、掌握邻二氮菲吸光光度法测定铁的条件实验，学会如何选择分光光度计分析的条件。•2、学会邻二氮杂菲分光光度计测定铁的原理和方法。•3、进一步了解分光光度计的构造、性能及使用方法。二、实验原理•邻二氮菲（简写为phen),是测定铁的一种较好的显色剂.它是测定二价铁的一种高灵敏度的高选择性试剂•在pH2-9的范围内，Fe2+离子和邻二氮菲反应，生成一种极稳定的橘红色配合物[Fe(phen)3]2+,其lgK稳=21.3（20℃)，其在510nm波长下有最大吸收峰，摩尔吸光系数ε＝1.1×104。反应式如下：•可见分光光度法测定无机离子,要经过两个过程:•一是显色过程;二是测量过程;•为了使测定结果有较高的灵敏度和准确度,必须选择合适的显色条件和测量条件.•显色反应条件:显色剂用量、酸度、温度、时间及干扰的消除•测量吸光度的条件：波长吸光度范围和参比溶液的选择，•确定显色反应的最佳实验条件，也就可以在一定程度上保证了实验的准确度和精密度。•我们的条件实验通常采用单因素实验法。其原理是在几个实验条件中，改变其中一个条件的值，固定其它的条件，然后测定相应的吸光度值，再从中找出符合实验要求的条件。Fe3+离子与邻二氮杂菲也能生成3：1的淡蓝色配合物，其lgK稳=14.1。因此，在显色之前应预先用盐酸羟胺(NH2OH·HCl)将Fe3+离子还原Fe2+离子，其反应式为：2Fe3++2NH2OH·HCl2Fe2++N2↑+2H2O+4H++2Cl-测定时，控制溶液的酸度在pH5左右较为适宜。酸度高则反应进行的慢，酸度太低，则Fe2+离子水解，影响显色这种测定方法不仅灵敏度高，稳定性好，而且选择性高。相当于铁量40倍的Sn(Ⅱ)﹑Al(Ⅲ)﹑Ca(Ⅱ)﹑Mg(Ⅱ)﹑Zn(Ⅱ)﹑Si(Ⅳ)，20倍的Cr(Ⅵ)﹑V(Ⅴ)﹑P(Ⅴ),5倍的Co(Ⅱ)﹑Ni(Ⅱ)﹑Cu(Ⅱ)不干扰实验。→三、仪器和试剂1．醋酸钠：1mol·L-1；2．氢氧化钠：1mol·L-1；3．盐酸羟胺：100g·L-1；(用时配置)4．邻二氮菲溶液(1.5g·L-1)：5．100μg·ml-1铁标准溶液准确称取0.864g分析纯NH4FE(SO4)2·12H2O,置于一烧杯中，以30ml2mol·l-1HCl溶液溶解后转入1000ml容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀。10μg·ml-1的铁标准溶液由100μg·ml-1的铁溶液稀释10倍即可四、实验步骤•1.吸收曲线的绘制：用吸量管准确吸取10ug·mL-1铁标准溶液5mL，置于50mL容量瓶中。加入100g·L-1盐酸羟胺溶液1mL，摇匀后加入1.5g·L-1邻二氮菲溶液2mL和1mol·L-1醋酸钠溶液5mL，以水稀释至刻度，摇匀。放置十分钟后。在分光光度计上，用1cm比色皿，以水为参比溶液，波长从570nm-430nm为止，每隔10或20nm测定一次吸光度（其中从530至490nm，每隔10nm测一次）然后以波长为横坐标，吸光度为纵坐标绘制出吸收曲线，从吸收曲线上确定该测定的波适宜波长，既是最大吸收波长。A、条件实验：•2．邻二氮菲与铁的配合物的稳定性：用吸量管准确吸取10ug·mL-1铁标准溶液5mL，置于50mL容量瓶中。加入100g·L-1盐酸羟胺溶液1mL，摇匀后加入1.5g·L-1邻二氮菲溶液2mL和1mol·L-1醋酸钠溶液5mL，以水稀释至刻度，摇匀。放置十分钟后。在分光光度计上，用1cm比色皿，以水为参比溶液，在最大吸收波长510nm处，从加入显色剂后立即测定一次吸光度，经15min，30min，45min，60min后，各测一次吸光度。以时间(t)为横坐标，吸光度(A)为纵坐标，绘制A—t曲线，从曲线上判断配合物稳定的情况。3．显色剂用量的影响：取50mL容量瓶6个，各加入10ug·mL-1铁标准溶液5ml，1ml100g·L-1盐酸羟胺溶液，摇匀.再分别加入邻二氮菲溶液0，0.5，1.0，2.0，3.0和4.0mL,再各加入醋酸钠5mL.以水稀释至刻度，摇匀。在分光光度计上，用适宜波长(510nm)，1cm比色皿，以水为参比测定不同用量显色剂溶液的吸光度。然后以邻二氮菲试剂加人毫升数为横坐标，吸光度为纵坐标、绘制A—v曲线，由曲线上确定显色剂最佳加入量。4.溶液酸度对配合物的影响：•准确吸取100μg·ml-1铁标准液5ml于100ml容量瓶中，加入5ml2mol/LHCl溶液和10ml100g/L盐酸羟胺溶液，经2min后加入1g/L邻二氮杂菲30ml，以水稀释至刻度，摇匀，备用。取25ml容量瓶7只，编号，用吸量管分别准确吸取上述溶液5ml于各容量瓶里。在滴定管中装0.4mol/LNaOH溶液，然后分别在7只容量瓶中加入0.4mol/LNaOH溶液0.0ml，1.0ml,1.5ml,2.0ml,3.0ml,4.0ml及5.0ml,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。放置10min，在分光光度计上用最大吸收波长（510nm）2cm比色皿，以水参比测定吸光度A。用精密pH试纸测定各比色皿中溶液的pH。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。B、铁含量的测定1.标准曲线的测绘：取25ml容量瓶6只，编号。分别取10μg·ml-1的铁标准溶1.0ml,2.0ml,3.0ml,4.0ml和5.0ml于五只容量瓶中，另一容量瓶中不加铁标准液。然后各加0.5ml100g·ml-1盐酸羟胺溶液，摇匀，经2min后，再各加2.5ml1mol/LNaOAc溶液及1.5ml1g/L邻二氮杂菲溶液，以水稀释至刻度，摇匀。放置10min，在分光光度计上，用2cm比色皿在最大吸收波处，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.未知溶液铁含量的测定：吸取5ml未知液代替标准液，其他步骤与上同，测定吸光度。由未知液的吸光度在标准曲线上查出5ml未知液中的铁的含量，以mg/L表示结果。五、数据处理•1.根据上面条件实验的结果，拟出邻二氮菲分光光度法测定铁的测定条件并讨论。•2.绘制标准曲线,计算回归方程和相关系数.六、注意事项•1．干扰：用邻二氮菲测定时，有很多元素干扰测定，须预先进行掩蔽或分离，如钴、镍、铜、铬与试剂形成有色配合物；钨、相、铜、汞与试剂生成沉淀，还有些金属离子如锡、铅、铋则在邻二氮菲铁配合物形成的pH范围内发生水解；因此当这些离子共存时，应注意消除它们的干扰作用。•2．试剂•本次实验中，所用的试剂有铁标液、盐酸羟胺、盐酸、氢氧化钠、邻二氮菲。•盐酸羟胺的作用：Fe3+与邻二氮杂菲也能生成淡蓝色的配合物，影响对Fe2+的测定。盐酸羟胺是还原剂，用来还原Fe3+离子；•盐酸和氢氧化钠的作用：盐酸和氢氧化钠是用来调节溶液的pH值；测定时溶液的pH要控制在5左右。酸度太高反应进行较慢；酸度太低，Fe2+水解，影响显色。•邻二氮菲的作用：邻二氮菲是显色剂，可以与Fe2+生成极其稳定的橘红色配合物。•3.溶液的配制：用移液管准确移取试剂溶液；注意溶液的加入顺序不能搞错。•4.测定：要合理地设计条件实验的点，做到不漏做条件。•5.要注意试剂的准确加入及加入的顺序；•6.比色皿的使用：在进行条件试验时，每改变一次条件，比色皿要洗干净。7.比色皿注意事项比色皿一般为长方体，其底及两侧为磨毛玻璃,另两面为光学玻璃制成的透光面采用熔融一体、玻璃粉高温烧结和胶粘合而成。所以使用时应注意以下几点:a、拿取比色皿时,只能用手指接触两侧的毛玻璃,避免接触光学面。同时注意轻拿轻放，防止外力对比色皿的影响，产生应力后破损。b、凡含有腐蚀玻璃的物质的溶液,不得长期盛放在比色皿中。c、不能将比色皿放在火焰或电炉上进行加热或干燥箱内烘烤。d、当发现比色皿里面被污染后，应用无水乙醇清洗，及时擦拭干净。e、不得将比色皿的透光面与硬物或脏物接触。盛装溶液时,高度为比色皿的2/3处即可,光学面如有残液可先用滤纸轻轻吸附，然后再用镜头纸或丝绸擦拭。8.721型分光光度计的使用方法721型分光光度计其波长范围360～800nm，色散元件为三角棱形.1.检查仪器各调节钮的起始位置是否正确，接通电源开关，打开样品室暗箱盖，使电表指针处于“0”位，预热20min后，再选择须用的单色光波长和相应的放大灵敏度档，用调“0”电位器调整电表为T=0％。2.盖上样品室盖使光电管受光，推动试样架拉手，使参比溶液池（溶液装入4／5高度，置第一格）置于光路上，调节100％透射比调节器，使电表指针指T＝100％。3.重复进行打开样品室盖，调0，盖上样品室盖，调透射比为100％的操作至仪器稳定。4.盖上样品室盖，推动试样架拉手，使样品溶液池置于光路上，读出吸光度值。读数后应立即打开样品室盖。5.测量完毕，取出比色皿，洗净后倒置于滤纸上晾干。各旋钮置于原来位置，电源开关置于“关”，拔下电源插头。6.放大器各档的灵敏度为：“l”×1倍；“2”×10倍；“3”×20倍，灵敏度依次增大。由于单色光波长不同时，光能量不同，需选不同的灵敏度档。选择原则是在能使参比溶液调到T＝100％处时，尽量使用灵敏度较低的档，以提高仪器的稳定性。改变灵敏度档后，应重新调“0”和“100”。七、思考与讨论1，Fe3+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，是否加盐酸羟胺？答：盐酸羟胺是还原剂，把三价铁还原成二价铁。二价铁与邻菲罗啉形成稳定的橘红的配合物，用分光光度计测定其浓度。测定一般铁盐的总铁量时，需要加盐酸羟胺溶液，因为Fe2+和Fe3+与邻二氮杂菲生成的络合物不同，若溶液中混有Fe3+则会使吸光度的测量不准确。2，显色时加入还原剂，缓冲溶液，显色剂的顺序是否可以颠倒？为什么？答：顺序不能颠倒，原因是：如果先加显色剂，即使显色也是物质未还原前的颜色（氧化态颜色）；还原剂加入前就加缓冲溶液，解救会因为pH条件的改变而使还原反应不能进行。3如用配置已久的盐酸羟胺溶液，对测定结果有什么影响？答：盐酸羟胺是用来将Fe3+还原成Fe2+的，如果配置已，还原能力减弱，就会使部分铁离子得不到还原造成分析结果偏小。4，溶液的酸度对邻二氮杂菲亚铁的的吸光度影响如何？为什么？答：关键是看显色剂的最佳显色范围和显色灵敏度，显色剂的正常显色要求有足够的pH值，适当的温度。如果改变溶液的pH值引起的显色剂的显色不充分或者过度就会引起测量结果偏高或者偏低。