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第1页共27页实验一吸光光度法测定铁（以邻二氮菲为显色剂）一.实验目的1.掌握分光光度的基本原理及操作；2.学习如何选择吸光光度的实验条件；3.了解邻二氮菲测定铁的基本原理。二.实验原理在可见的吸光光度法测量中，若被测组份本身有色，则不用显色剂即可直接测量；若被测组份本身无色或颜色很浅，则需用显色剂与其反应（即显色反应），生成有色化合物，再进行吸光度的测量。大多数显色反应是络合反应，对显色反应的要求是：1、灵敏度足够高，一般选择反应生成物的摩尔吸光系数（ε）大的显色反应以适于微量组份的测定；2、选择性好，干扰少或容易消除；3、生成的有色化合物组成恒定，化学性质稳定，与显色剂有较大的颜色区别。在建立一个新的吸光光度法时，为了获得比较高的灵敏度和准确度，应以显色反应和测量条件两个方面，考虑下列因素：1、研究被测离子、显色剂和有色化合物的吸收光谱，选择适合的测量波长；2、溶液pH值对吸光度的影响；3、显色剂的用量、显色时间、颜色的稳定性及温度对吸光度的影响；4、被测离子符合朗伯—比尔定律的线性浓度范围；5、干扰离子的影响及排除的方法；6、参比溶液的选择。此外，对方法的精密度和准确度，也需要进行实验。铁的显色剂很多，如硫氰酸铵、巯基乙酸、磺基水杨酸钠和邻二氮菲等。其中，邻二氮菲是测定微量铁的一中较好的试剂，它与二价铁离子反应，生成稳定的橙红色络合物（LgK稳定=21.3）Fe2++3phen==[Fe(phen)3]2+此反应很灵敏，络合物的摩尔吸光系数为：ε=1.1e4。在pH值2～9之间，颜色深度与酸度无关，而且很稳定，在有还原剂存在的条件下，颜色的深度可以维持几个月不变。本方法的选择性很高，相当于铁含量40倍的Sn2+、Al3+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、SiO32-；20倍的Cr3+、Mn2+、VO3-、PO43-；5倍的Co2+、Cu2+等均不干扰测定，所以此方法应用很广。三、仪器与试剂1、仪器72型分光光度计（附1cm液槽）容量瓶（50mL20个）滴定管（50mL1支）移液管（1mL2支；2mL1支；5mL1支）量筒（10mL1个）2、试剂第2页共27页（1）铁标准溶液100µg/mL：准确称取0.8634gNH4Fe（SO4）2置于大烧杯中，加入20mL1：1的HCl和少量的水。溶解后，转移至1L容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。（2）盐酸羟胺溶液10%（临时配用）（3）邻二氮菲溶液0.15（临时配用）：应先用少量酒精溶解，再用水稀释。（4）醋酸钠溶液1M（5）氢氧化钠溶液0.1M（6）精密pH试纸四、实验步骤1、绘制吸收曲线并选择测量波长取两个50mL的容量瓶，其中一个加入0.60mL的100µg/mL铁标准溶液。然后，在两个容量瓶中个加入1mL10%的盐酸羟胺溶液，2mL0.15%邻二氮菲及5mL1M醋酸钠溶液，用水稀释至刻度，摇匀。在72型分光光度计上，用1mL液槽，以不含铁的试剂溶液作参比溶液，在波长450～540nm间，扫描出最大吸收波长（方法是：先每隔10nm测量一次波长，然后在具有较大吸光所对应的波长之间隔5nm再进行吸光度；分光光度计的操作见后。），然后以波长为横坐标、吸光度为纵坐标绘制A～V曲线图。在A～V图上选择具有最大吸光度值所对应的波长作为本实验的测量波长（分光光度计的波长选择旋钮调到此值）。2、有色溶液稳定性的试验取50mL容量瓶一个，加入0.60mL100µg/mL的铁标准溶液，再加入1mL10%盐酸羟胺溶液、5mL1M醋酸钠溶液、约40mL蒸馏水，最后加入2mL0.15%邻二氮菲溶液，并记下此时的时间，迅速摇匀。取适量于1cm液槽，以不含铁的相应试剂溶液作参比溶液，立即在上面步骤所选的波长条件下进行测定，读得吸光度，并记下读得吸光度的时间，以后每隔1、2、3、5、10、30、60、120、180分钟测定各测定一次。所得数据以时间为横坐标、吸光度为纵坐标绘制曲线，并选择最佳的测定时间。3、显色剂用量的确定取十个50mL容量瓶，每个容量瓶都加入100µg/mL的铁标准溶液、0.60mL10%的盐酸羟胺1mL，然后分别加入0、0.10、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00、1.50、2.50、4.00mL的邻二氮菲溶液，最后都加入5mL1M醋酸钠溶液，定容至刻度，摇匀。以不含显色剂的溶液溶液，使用1mL液槽，在选定的波长下分别测量其吸光度。以显色剂浓度为横坐标、吸光度为纵坐标绘图，从A～C图中确定显色剂的用量。4、pH值的影响取50mL容量瓶九个，每个加入0.60mL100µg/mL的铁标准溶液，再加入1mL10%盐酸羟胺溶液，最后加入2mL0.15%邻二氮菲溶液，然后用滴定管依此加入0、2.00、5.00、8.00、10.00、20.00、22.00、25.00、30.00mL0.1M氢氧化钠溶液，定容至刻度，摇匀。用精密pH试纸测定以上溶液的pH值。以不含铁的各自相应的试剂溶液作参比溶液，在所选定的波长下测量吸光度，以pH值为横坐标、吸光度为纵坐标绘制A～pH曲线图，从图中找出合适的pH值范围。5、绘制工作曲线取九个50mL容量瓶，分别加入0、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00、1.20、1.60、2.00mL的100µg/mL的铁标准溶液，每个容量瓶再加入1mL10%盐酸羟胺溶液、2mL0.15%邻二氮菲溶液和5mL1M醋酸钠溶液，定容至刻度、摇匀，得一系列的标准溶液，在选定的波长下，用1cm液槽，以不含铁的试剂溶液作参比溶液，测量各个溶液的吸光度。绘制A～C标准曲线。6、未知试样溶液的测定第3页共27页取三个50mL容量瓶，分别移取5.00mL未知试样溶液，按实验步骤配制溶液，并测量其吸光度。五、数据处理1、记录不同的波长及相应的吸光度，绘制A～V曲线，并确定最大吸收峰值波长。2、记录吸光度随时间变化，并决定溶液的显色时间，讨论有色络合物的稳定性。3、记录显色剂用量与吸光度的关系，绘制相应的曲线，并确定实验应选择的显色剂用量。4、记录不同pH值溶液的吸光度，并绘制相应的曲线，从中决定颜色不变的pH值的范围。5、记录系列标准溶液浓度及相应的吸光度，绘制A～C曲线，并确定其线性范围，从曲线中求得未知试样溶液的原始浓度的平均值，相对平均值。六、思考题1、实验中，盐酸羟胺、醋酸钠的作用是什么？若用氢氧化钠代替醋酸钠有什么影响？2、以本实验为例，说明溶液的颜色和吸收曲线峰值波长有什么关系？3、试分析实验得到的吸光度对铁的浓度曲线。4、根据实验结果计算（Ⅱ）邻二氮菲络合物的摩尔吸光系数ε。七、72型分光光度计的操作规程1、IS—722型光栅分光光度计的操作规程a、打开仪器的防尘罩，折好置于仪器的旁边（不可置于仪器上，特别是仪器散热的部位），检查仪器是否有异样。b、打开仪器前面板的电源开关，使指示灯亮起，打开样品室盖，预热25分钟后方可进行使用。c、按Frange三键中的[T]键，调节波长选择旋钮，使波长窗显示为所需的波长（单位：nm）。d、在样品室盖打开时调节透射比调零旋钮[0%TADJ]，使数据显示窗的读书为0。e、把参比溶液和样品溶液放入比色皿座（注意：定位杆不能挡住光路），合上样品室盖，拉（推）转换样品池拉杆[CellChangeover]，将参比溶液移入光路,调节亮度粗调旋钮和细调旋钮[CoarseandFineBrightnessADJ],使T的读数为100%,直至打开样品室盖读数为0、合上时为100%时方可进行测量。f、若是测定吸光度A，先完成以上a～e步骤。再将测量方式按键Range中的[ABS]键按下。仪器即为吸光度A的测量方式。此时A的读数应为0.000（若不为0时可调节[ABS0Fine]旋钮将读数调为0。(注：此时应有参比溶液置于光路中），然后将样品移入光路，稍稳定可读数。注：若样品吸收过大，不足10%（即A值超过2）数据溢出数显表的显示范围，可通过提高参比溶液的A值或稀释样品溶液后再进行测试。2、IS—7220型可见分光光度计的操作规程（1）、透射比测量a、打开仪器电源（电源开关在仪器的右侧）预热15分钟；b、打开样品室盖，放置参比溶液及样品溶液（有规律的放置便于记住）；c、调节波长旋钮，使波长显示窗所需波长值；d、按下方式选择键[MODE]使透射比[%T]指示灯亮，拉动样品池拉手，使参比溶液置于光路；e、按[100%TO]键调100%，推动样品池拉手使样品挡住光路。此时显示器应显示为0，若不为0，则按住[0%]键几秒种，使其显示为0；第4页共27页f、拉出样品池拉手，使参比溶液置于光路，其显示器的读数应为100.0，若不为100.0，需按[100%T]键调100%；g、拉动样品池拉手使被测量样品依次进入光路，依次待读数稳定可记下读数。（2）、吸光度测量当测量完透射比值时，直接按[MODE]键，使吸光度[ABS]指示灯亮，此时数据显示窗所显示的即为吸光度值。注：仪器使用完以后要登记参考文献仪器分析实验，《仪器实验分析》编写组，复旦大学出版社，1998实验二水溶液pH值的测定一、实验目的1、了解用直接定位法测定水溶液PH的原理和方法；2、掌握pHS-3C型酸度计的操作方法。第5页共27页二、实验原理水溶液的pH通常是由酸度计进行测定的，以玻璃电极作为指示电极，饱和甘汞电极作参比电极，同时插入被测试液之中组成工作电极，该电池可以用下式表示：(一)Ag,AgCl│HCl(0.1mol/L)│玻璃膜│试液║KCl（饱和）│HgCl2,Hg(+)▕←—————玻璃电极—————→▏∣←—饱和甘汞电极—→∣在一定条件下，工作电池的电动势可表示为：E=k+0.059pH(25℃)由测得的电动势虽然能算出溶液的pH，但因上式的k值是由内、外参比电极以及难于计算的不对称电位和液接电位所决定的常数，实际计算并非易事，因此在实际工作中，与被测溶液的pH时，经常用已知pH的标准缓冲溶液来校正酸度计，校正时应选用与被测溶液的pH接近的标准缓冲溶液，以减少在测量过程中可能由于液接电位、不对称电位以及温度等变化而引起的误差，校正后的酸度计可直接测量水或其他低酸碱度溶液的pH值。本实验所用的是复合电极。复合电极其实也就是集成了工作电极和参比电极为一体的电极。使用方便，但是不能长时间浸在蒸馏水中。使用完毕要用蒸馏水洗净，然后在电极保护套里加少量外参比溶液方可套上电极保护套。三、仪器和试剂1、仪器pHS-3C型酸度计玻璃电极和甘汞电极（或复合电极）2、试剂pH标准缓冲溶液四、实验步骤1、安装好多功能电极架及复合电极（在指导下安装）。2、仪器的标定（定位）与测量a、安上电极（玻璃电极和甘汞电极或复合电极），打开电源开关，按[pH/Mv]键选择pH测量模式；b、按[温度]键，调节显示的温度为此时待测溶液的温度，再按[确认]键；c、将复合电极下端的保护套拔下，并拉下电极上端的橡皮套，使其露出上端小孔，用蒸馏水清洗电极，并用滤纸吸干；d、把电极插入pH=6.86的标准缓冲溶液中，待读数稳定后按[定位]键，并调节读数为该溶液温度下的pH值，然后按[确认]键。取出电极，用蒸馏水冲洗干净，吸干。标准缓冲溶液的pH值与温度关系对照附表；e、把电极插入pH=9.18的标准缓冲溶液中，待读数稳定后按[斜率]键，并调节读数为该溶液当时温度下的pH，然后按[确认]键，取出电极，用蒸馏水冲洗干净，吸干，标定完成；f、用水样将电极和烧杯冲洗6～8次后，测量水样的pH值；g、实验完毕，把电极用蒸馏水冲洗干净，用滤纸吸干后套上放置少量外参比补充液的电极保护套，拉上电极上端的橡皮套，小心放好。五、思考题1、在测量溶液的pH值时，为什么要进行标定（定位）？2、电位法测定水溶液的pH值的原理是什么？第6页共27页六、附表缓冲溶液的pH值与温度关系的对照表：温度/℃0.05mol/kg邻苯二钾酸氢钾0.025mol/kg混合磷酸盐0.01mol/kg四硼酸钠54.006.959.39104.006.929.33154.006.909.28204.006.889.23254.006.869.18304.016