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实验一水样中溶解态总铁的测定报告人：陈颖学号：33120141151687同组人：谢晓丹、李艳实验地点：环生楼C207实验时间:2014年10月09日1实验目的学习如何使用分光光度法测定水样中溶解态总铁的含量以及如何选择适宜的波长进行测定；掌握分光光度计的原理以及使用分光光度法测定水样中总铁的方法原理；掌握如何选择空白以及参比。2实验原理2.1方法原理2.1.1郎伯比尔定律：当入射光强度和溶液层厚度一定时，溶液的吸光度与溶液的浓度成正比，即A=έbc式中：A---溶液的吸光度；έ---溶液的摩尔吸光系数，L/(mol·cm);B--溶液层厚度，（cm）;c--溶液的物质的量浓度，（mol/L）2.1.2在pH=3~9的溶液中，Fe2+可与邻二氮菲(Phen)生成稳定的橘红色络合物，其反应式为：图一生成络合物（邻二氮菲亚铁）的反应方程式对于Fe3+，可用抗坏血酸还原成Fe2+，将不能被仪器直接检测的物质转化成能够直接检测的物质。该络合物在特定波长处有最大吸收，生成络合物的量与铁含量成正相关，吸光度与络合物的量成正相关。由铁浓度与吸光度之间的关系，绘制出标准工作曲线，从而测定水样中溶解态总铁的含量。2.2仪器原理紫外-可见分子吸收光谱法是研究物质分子吸收200-800波长范围内的吸收光谱、进行分析测定的方法。紫外-可见分子吸收光谱主要产生于分子价电子在电子能级的跃迁。紫外-可见分光光度计主要由光源、单色器、吸收池、检测器、信号指示系统组成。光源：常用的光源有热辐射光源和气体放电光源两类。热辐射光源用于可见光区。单色器：一般由入射狭缝、准光器（透镜或凹面反射镜使入射光成平行光）、色散元件、聚焦元件和出射狭缝等几部分组成。其核心部分是色散元件，起分光的作用。吸收池：用于盛放分析试样，包括玻璃和石英两种介质。检测器：将单色光透过吸收池内溶液后光强变化的光信号转化为电信号并测量的装置。信号指示系统：是放大检测器输出信号并且以适当的方式指示和记录下来。3仪器与试剂3.1仪器UV-1600pc型紫外可见分光光度计，MAPADAINSTRUMENTS50mL具塞比色管7支；1cm比色皿一个；枪头、卫生纸若干。3.2试剂1.0%邻二氮菲；0.01mol/L抗坏血酸；（1+3)盐酸；乙酸乙酸铵缓冲溶液；100mg/L铁标准储备液，20mg(Fe)/L铁标准使用液（现配）；水样B；超纯水。4实验步骤4.1配置标准使用液取适量铁标准储备溶液于比色管中，加水稀释至25mL，得到20mg(Fe)/L铁标准使用液。4.2标准曲线绘制（1）取5支50mL具塞比色管，分别加入铁标准使用液0.00，0.50，1.00，2.00，3.00mL，依次编号：“1”、“2”、“3”、“4”、“5”。（2）向比色管中分别加入0.50mL（1+3）盐酸，0.50mL0.01mol/L抗坏血酸溶液，2.50mL乙酸乙酸铵缓冲溶液，0.5mL邻二氮菲，充分混匀后，用超纯水稀释溶液至25mL，放置显色15min。（3）将显色后的“3”号溶液置于紫外-可见分光光度计上进行光谱扫描，以超纯水进行基线校准，测定溶液在190-600nm波长范围内的吸光度并绘制光谱曲线，确定络合物的最大吸收波长。（4）在最大吸收波长处进行测定，以超纯水作为参比，测定铁标准系列的吸光度（A），以铁浓度（C）为横坐标，吸光度（A）为纵坐标绘制标准工作曲线。4.3样品测定（1）取2支50mL比色管，各加入2.5mLB水样，按上述步骤依次对样品进行处理，以超纯水稀释至25mL，混匀，放置15min显色。（2）在最大吸收波长处进行测定，利用标准工作曲线计算稀释后水样中总铁的浓度，进一步换算出水样中溶解态总铁的溶度。5数据处理与结果5.1络合物吸收光谱经过紫外-可见分光光度计，在190-600nm波长处扫描，绘制的橘红色络合物吸收光谱曲线如图2所示：图2络合物（邻二氮菲亚铁）吸收光谱由此可见，络合物在190-600nm的最大吸收波长为310nm和510nm，本实验选取510nm波长作为测定波长。5.2标准工作曲线在波长510nm条件下对不同浓度的Fe溶液进行吸光度测定，得到标准工作曲线的测定结果和回归方程分别如图3和表一所示。图3标准工作曲线表一标准工作曲线的测定结果5.3样品测定取2支具塞比色管，分别加入2.5mL水样B，经处理、显色后，在510nm波长处，测定其吸光度值，如表二所示：表2水样测定结果加入水样体积吸光值A（mL）2.500.1332.500.137根据线性回归方程，A=0.2375C-0.0154（A为吸光值，C为Fe浓度）得，所测水样浓度C1,C2，C1=（A+0.0154)/0.2375=(0.133+0.0154)/0.2375=0.62mg(Fe)/L;C2=（A+0.0154)/0.2375=（0.137+0.0154)/0.2375=0.64mg(Fe)/L。C=0.63mg(Fe)/L而被测溶液是由V1=2.5mL水样稀释成V2=25mL而得到的，根据公式C3/V2=C/V1,换算成水样中溶解态总铁浓度：C3=C*V2/V1=0.63*25/2.5=6.30mg(Fe)/L6问题及讨论6.1问题6.11观测光谱扫描图，说明测定波长选择的原因：由图2络合物（邻二氮菲亚铁）吸收光谱可以发现，在190-600nm的扫描波长范围内，络合物（邻二氮菲亚铁）有两个最大吸收峰，分别是310.0nm和510.0nm，且310nm处的加入铁标液体积铁溶液浓度吸光值A(mL)[mg(Fe)/L]0.000.000.0040.500.400.0851.000.800.1642.001.600.3143.002.400.590吸收峰明显高于510nm。一般选用待测物质的最大吸收波长作为测量波长，但当在最大吸收波长处有干扰时，则根据“吸收最大干扰最小”的原则选择。本实验选择510nm的波长作为测定波长，因为510nm为可见光区，而310nm为紫外光区，紫外光区不只有络合物的吸收峰还有其他组分吸收，存在干扰，故本实验选择510nm波长作为测定波长。6.12若要分别测定样品中的Fe2+和Fe3+，利用本实验方法，简单设计一个实验方案。根据水样中的Fe2+与邻二氮菲生成稳定的橘红色络合物,借此对水样中的Fe2+采用分光光度法测其吸光度A的值，计算其浓度，在测定完Fe2+的溶液中加入还原剂抗坏血酸，将Fe3+还原为Fe2+后,测定总铁的含量。6.2讨论金属铁的测定常采用原子吸收法或分光光度法，本实验采用分光光度法测定水样中总铁含量,此法适用于一般环境水和废水中铁的测定,其优点是操作简单,灵敏度高,最低检出浓度为0.03mg/L。缺点是铁的污染源较多，影响因素也较多。【1】(1)在pH值3~9的条件下,Fe2+和邻二氮菲生成稳定的橘色络合物,在波长510nm处有最大光吸收,本实验并未严格控制其PH值，应在测定前，用刚果红试纸测其PH，未达到，则用氨水调节PH，至刚果红试纸恰好变为紫色。(2）本实验加入了还原剂抗坏血酸，将Fe3+还原为Fe2+可以消除氧化剂的干扰，但水样未经过预处理，应该先将水样经加酸煮沸溶解铁的难溶化合物,同时消除氰化物,亚硝酸盐,多磷酸盐的干扰，如果水样含其他金属离子或可能络合铁的阴离子出现干扰，可用二异丙醚萃取。[2]（3）减少空白值影响角度，从以下几个方面进行改善，盐酸等试剂级别，以及用乙酸乙酸钠缓冲溶液代替乙酸乙酸铵缓冲溶液，降低空白值。（4）由于紫外-可见分光光度法比较耗时耗力，若条件允许，可以考虑使用原子吸收分光光度法(直接法)不仅能够满足对水样检验的需要,而且相对于紫外-可见分光光度法来说,可以缩短测定时间,提高工作效率，它的最低检出浓度为0.025~0.3mg/L。[3]参考文献[1]邢霞,刘学文等·邻菲啰啉光度计法测定黑液中总铁含量的研究[J]广州化工，2010,38(11):114-146.[2]李谊华·谈二氮杂菲分光光度法测水中的铁[J]广东科技，2010.2（231）：83-84.[3]林庆光·原子吸收分光光度法与二氮杂菲分光光度法测水中铁的比较[J]中国热带医学，2008.8:1034-1036中图分类号:R-33文献标识码:B文章编号:1009-9727(2008)6-1034-02