仪器分析实验

0实验一、二邻二氮菲吸光光度法测定铁（条件实验和试样中铁含量的测定）一、实验目的1、掌握吸光光度法的基本原理及操作；2、学习如何选择吸光光度法的实验条件；3、掌握邻二氮菲测定铁的基本原理。二、实验原理在吸光光度法测量中，若被测组份本身有色，则不用显色剂即可直接测量；若被测组分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种较好的试剂，它与二价铁离子反应，生成稳定1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=1.1104L/mol.cm。在pH=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，干扰很少,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IS—7220或IS—722型分光光度计比色管（50mL20个）移液管（1mL2支；2mL1支；5mL1支）滴定管（50mL1支）量筒（10mL1个）2、试剂（1）铁标准溶液100µg/mL：准确称取0.8634gNH4Fe（SO4）2置于大烧杯中，加入20mL6mol/LHCl溶液和少量的水。溶解后，转移至1L比色管中，用水稀释至刻度，摇匀。（2）盐酸羟胺溶液10%（用时配制）（3）邻二氮菲溶液0.15%（用时配制）：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的比色管，分别加入0.0mL和0.60mL的100µg/mL铁标准溶液。然后，在这两个比色管中各加入1mL10%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,放置10min。在7220型分光光度计上，用1mL比色皿，以试剂空白(即不含铁标准溶液2的样品)作参比溶液，在波长450～540nm间，先每隔10nm测量一次吸光度，然后在最大吸光度所对应的波长附近每间隔5nm再进行吸光度测量，最后以波长为横坐标、吸光度A为纵坐标绘制A～曲线。在A～曲线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（实验时,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比色管一个，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1mL比色皿，以试剂空白(即不含铁标准溶液的样品)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t为横坐标、吸光度A为纵坐标绘制A～t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比色管，每个比色管都加入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比色皿，以试剂空白(即不含铁标准溶液的样品)作参比溶液,在选定的波长下分别测量其吸光度。以显色剂浓度C为横坐标、吸光度A为纵坐标绘制A～C曲线，从A～C曲线中确定显色剂的用量。4、pH值的影响取九个50mL比色管，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。使用1mL比色皿，以试剂空白(即不含铁标准溶液的样品)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A为纵坐标绘制A～pH曲线，从A～pH曲3线中找出合适的pH值范围。5、绘制工作曲线取九个50mL比色管，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，每个比色管再加入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，放置10min,得一系列的标准溶液，在选定的波长下，用1mL比色皿，以试剂空白(即不含铁标准溶液的样品)作参比溶液，测量各个溶液的吸光度。以标准溶液浓度C为横坐标、吸光度A为纵坐标绘制A～C曲线。6、未知试样溶液的测定取三个50mL比色管，分别移取0.30、0.90、1.50mL未知试样溶液，每个比色管再加入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，放置10min,在选定的波长下，用1mL比色皿，以试剂空白(即不含铁标准溶液的样品)作参比溶液，测量各个溶液的吸光度。五、数据处理1、记录不同的波长及相应的吸光度，绘制A～曲线，并确定最大吸收峰值波长。2、记录吸光度随时间变化，绘制A～t曲线,决定溶液显色时间，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A～C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，绘制A～pH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，确定其线性范围，从曲线中求得未知试样溶液的原始浓度。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？42、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、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（有规律的放置方便记住样品位置）；c、调节波长旋钮，使波长显示窗显示所需波长值；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不通过光路。此时显示屏应显示为0，若不为0，则按住[0%]键几秒种，使其显示为0；f、拉出样品池拉手，使参比溶液再置于光路，其显示屏的读数应为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，依次待显示屏读数稳定后才可记录读数。（2）吸光度测量当测量完透射比值后(即完成以上a～f步骤)，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,拉动样品池拉手使被测量样品依次进入光路，依次待读数稳定后可记下读数注意:(1)仪器使用完以后要填写仪器使用登记表(2)实验完毕后关闭仪器,切断电源,整理实验台,盖好仪器实验三吸光光度法测定水和废水中的总磷一、实验目的1、学习用过硫酸钾消解水样的方法；2、掌握水和废水中总磷的吸光光度法的测定方法.5二、实验原理在天然水和废水中，磷几乎都以各种磷酸盐的形式存在。它们分别为正磷酸盐、缩合磷酸盐（焦磷酸盐、偏磷酸盐和多磷酸盐）和有机结合的磷酸盐，存在于溶液和悬浮物中。在淡水和海水中的平均含量分别为0.2mg/L和0.088mg/L。化肥、冶铁和合成洗涤剂等行业的工业废水及生活污水中常含有较大量磷。磷是生物生长的必需的元素之一，但水体中磷含量过高（如超过0.2mg/L），可造成藻类的过度繁殖，直至数量上达到有害的程度（称为富营养化），造成湖泊、河流透明度降低，水质变坏。为了保护水质，控制危害，在环境监测中，总磷已列入正式的监测项目。总磷分析方法由两个步骤组成：第一步可用氧化剂过硫酸钾、硝酸—高氯酸或硝酸—硫酸等，将水样中不同形态的磷转化为正磷酸盐。第二步测定正磷酸盐（常用钼锑抗钼蓝光度法、氯化亚锡钼蓝光度法以及离子色谱法等），从而求得总磷含量。本实验采用过硫酸钾氧化—钼锑抗钼蓝光度法测定总磷。在微沸（最好在高压斧内径120℃加热）条件下，过硫酸钾将试样中不同形态的磷氧化为磷酸根。磷酸根在硫酸介质中同钼酸铵生成磷钼杂多酸。反应如下：K2S2O8+H2O→2KHSO4+1/2O2P（缩合磷酸盐或有机磷中的磷）+2O2→PO43-PO43-+12MoO42-+24H++3NH4+→（NH4）PO4•12MoO3+12H2O生成的磷钼杂多酸立即被抗坏血酸还原，生成蓝色的低价钼的氧化物即钼蓝，生成钼蓝的多少与磷含量成正比关系，以此测定水样中总磷。过硫酸钾消解法具有操作简单，结果稳定的特点，适用于绝大多数的地表水和部分工业废水，对于严重污染的工业废水和贫氧水，则要采用更强的氧化剂HNO3—HclO4或HNO3—H2SO4等才能消解完全。钼锑抗钼蓝光度法灵敏度高，采用中等强度还原剂抗坏血酸，可避免还原游离的钼酸铵，因而显色稳定，重现性好。酒石酸锑钾可催化钼蓝反应，在室温下显色可较快完成。本法最低检出浓度为0.01mg/L，测定上限为0.6mg/L，砷大于2mg/L干扰测定，可用硫代硫酸钠去除。硫化物大于2mg/L干扰测定，通氮气可6以去除。铬大于50mg/L干扰测定，用亚硫酸钠去除。三、试剂和仪器1、仪器：7220型分光光度计2、试剂：过硫酸钾溶液50g/LH2SO4（3+7）、（1+1）H2SO41mol/LNaOH1mol/L酚酞10g/L（溶剂：95%乙醇溶液）抗坏血酸溶液100g/L：溶解10g抗坏血酸于水中，并稀释至100mL，贮存于棕色、玻璃瓶中。在冷处可稳定几周，如颜色变黄，应弃去重配。钼酸盐溶液：溶解13g钼酸铵[（NH4）6MoO7•4H2O]于100mL的蒸馏水中，溶解0.35g酒石酸锑钾[KSbC4H4O7•1/2H2O]于100mL蒸馏水中。在不断搅拌下，将钼酸铵溶液徐徐加到300mL（1+1）硫酸溶液中，再加入酒石酸锑钾溶液，混匀。贮存于棕色玻璃瓶中，于冷处保存，至少稳定两个月。磷标准贮备液(50µg/ml,教师准备)：称取（0.2197±0.001）g于110℃干燥2h并在干燥器中放冷的磷酸二氢钾(KH2PO4)，用水溶解后转移至1000mL比色管中，加入大约800mL蒸馏水，再加入5mL(1+1)HSO4，定容并混匀。磷标准操作溶液(2.0µg/ml,学生准备)：吸取10.00mL磷标准贮备液于250mL比色管中，用蒸馏水定容。1.00mL此标准液含2.0µg磷。使用当天配制。四、实验步骤1、水样预处理(教师准备)从水样瓶中吸取适量混匀水样（含磷不超过30µg）于150mL锥形瓶中，加水至50mL，加数粒玻璃珠，加1mL（3+