一、 实验目的
1、学会吸收曲线及标准曲线的绘制,了解分光光度法的基本原理。 2、掌握用邻二氮菲分光光度法测定微量铁的方法原理。
3、学会721型分光光度计的正确使用,了解其工作原理。
4、学会数据处理的基本方法。
5、掌握比皿的正确使用。
二、 实验原理
根据朗伯-比耳定律:A=εbc,当入射光波长λ及光程b一定时,在一定浓度范围内,有物质的吸光度A与该物质的浓度c成正比。只要绘出以吸光度A为纵坐标,浓度c为横坐标的标准曲线,测出试液的吸光度,就可以由标准曲线查得对应的浓度值,即未知样的含量。同时,还可应用相关的回归分析软件,将数据输入计算机,得到相应的分析结果。
用分光光度法测定试样中的微量铁,可选用显剂邻二氮菲(又称邻菲罗啉),邻二氮菲分光光度法是化工产品中测定微量铁的通用方法,在pH值为2-9的溶液中,邻二氮菲和二价铁离子结合生成红配合物: 此配合物的lgK稳=21.3,摩尔吸光系数ε510 = 1.1×104 L·mol-1·cm-1,而Fe3+能与邻二氮菲生成3∶1配合物,呈淡蓝,做一个善读者作文lgK稳=14.1。所以在加入显剂之前,应用盐酸羟胺(NH2OH·HCl)将Fe3+还原为Fe2+,其反应式如下:
2Fe3+ + 2NH2OH·HCl → 2Fe2+ + N2 + H2O + 4H+ + 2Cl-
测定时酸度高,反应进行较慢;酸度太低,则离子易水解。本实验采用HAc-NaAc缓冲溶液控制溶液pH≈5.0,使显反应进行完全。
为判断待测溶液中铁元素含量,需首先绘制标准曲线,根据标准曲线中不同浓度铁离子引起的吸光度的变化,对应实测样品引起的吸光度,计算样品中铁离子浓度。
本方法的选择性很高,相当于含铁量40倍的Sn2+、Al3+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、SiO32-;20倍的Cr3+、Mn2+、VO3-、PO43-;5倍的Co2+、Ni2+、Cu2+-等离子不干扰测定。但Bi3+、Cd2+、Hg2+、Zn2+、Ag+等离子与邻二氮菲作用生成沉淀干扰测定。
三、 实验仪器与试剂:
721型分光光度计、酸度计、50ml比管、吸量管(1mL、2mL、5mL、10 mL)、比皿、洗耳球。
1.1×10-3mol·L-1铁标准溶液、100ug·ml-1铁标准溶液、盐酸、盐酸羟胺、醋酸钠、0.15%邻二氮菲水溶液。
四、 实验步骤
(一)准备工作
打开仪器电源开关,预热,调解仪器。
(二)测量工作(以通过空白溶液的透射光强度为I0,通过待测液的透射光
强度为I,由仪器给出透射比T,再由T值算出吸光度A值)
1、吸收曲线的绘制和测量波长的选择
用吸量管吸取2.00 mL1.0×10-3mol.L-1标准溶液,注入50 mL比管中,加入1.00 mL 10%盐酸羟胺溶液,摇匀,加入2.00 mL0.15%邻二氮菲溶液,5.0 mL NaAc溶液,以水稀释至刻度。在光度计上用1 cm比皿,采用试剂溶液为参比溶液,在440-560 nm间,每隔10 nm测量一次吸光度,以波长为横坐标,吸光度为纵坐标,绘制吸收曲线,选择测量的适宜波长。一般选用最大吸收波长λmax为测定波长。 2、显剂条件的选择(显剂用量)
在6支比管中,各加入2.00mL 1.0×10-3mol·L-1铁标准溶液和1.00mL 10%盐酸羟胺溶液,摇匀。分别加入0.10,0.50,1.00,2.00 ,3.00及4.00mL 0.15%
邻二氮菲溶液,5.0 mL NaAc溶液,以水稀释至刻度,摇匀。在光度计上用1cm
比皿,采用试剂溶液为参比溶液,测吸光度。以邻二氮菲体积为横坐标,吸光
度为纵坐标,绘制吸光度-试剂用量曲线,从而确定最佳显剂用量。
3、溶液pH的确定
取8支50 mL比管,各加入2mL 1.00×10-3mol/L-1的标准铁溶液和1 mL 10%的盐酸羟胺溶液,摇匀。放置2 min,再加入特定体积(2中探究出的最适量)0.15% L邻二氮菲,摇匀,分别加入0.0、0.20、0.50、1.00、1.50、2.00、3.0 0 mL 0.15%的NaAc溶液,用蒸馏水稀释至刻度,摇匀。
在光度计上,用1cm的比皿,选择适宜(由“1”所决定的)波长,以蒸馏水为参比,分别测其吸光度。在坐标纸上以加入的NaAc溶液体积数为横坐标,相应的吸光度为纵坐标,绘制A—pH曲线,确定测定过程中pH范围。
4、显时间及有溶液的稳定性
用吸量管吸取 2mL 1.00×10-3mol/L-1的标准铁溶液于50 mL比管中,加入1 mL 10%的盐酸羟胺溶液,摇匀(原则上每加入一种试剂后都要摇匀)。再加入2 mL邻二氮菲溶液,加入特定体积的(3中探究出的)NaAc溶液,以水稀释至刻度,摇匀。在光度计上,用1 mL的比皿,以蒸馏水为参比溶液,放置,每两分钟测一次,在510nm之间测定吸光度。以时间为横坐标,吸光度为纵坐标,绘制A-t吸收曲线,选择测量的最适时间。
5、标准曲线的制作
在6个50 mL的容量瓶中,用10 mL吸量管分别加入0.00、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 mL 100μg·mL-1铁标准溶液,各加入1 mL 10%盐酸羟胺,摇匀(原则上每加入一种试剂都要摇匀)。再加入2 mL 0.15%的邻二氮菲溶液和特定体积 1mol·L-1NaAc溶液,以蒸馏水稀释至刻度,摇匀。放置一段时间(4中探究出的时间)。以试剂空白为参比,在510nm或所波长下,用1cm的比皿,测定各溶液的吸光度。绘制标准曲线。
6、试液含铁量的测定
准确吸取适量试液(如水样或工业盐酸、石灰石样品制备液等)代替标准溶液,其他步
骤同上,平行三次测定其吸光度。记录计算机显示的含铁量,计算试液中铁的含量(以mg·L-1表示)。
五、 数据处理
1天台赤城中学、邻二氮菲-Fe2+吸收曲线的绘制
(1)数据纪录
不同波长吸光度
波长λ/nm | 440 | 445 | 450 | 455 | 460 | 465 | 470 | 475 | 480 |
吸光度A | 0.340 | 0.353 | 0.364 | 0.377 | 0.395 | 0.415 | 0.433 | 0.447 | 0.454 |
波长λ/nm | 485 | 490 | 495 | 500 | 505 | 510 | 515 | 520 | 525 |
吸光度A | 0.457 | 0.460 | 0.467 | 0.477 | 0.490 | 0.497 | 0.491 | 0.468 | 0.428 |
波长λ/nm | 530 | 535 | 540 | 545 | 550 | 555 | 560 | | |
吸光度A | 0.374 | 丙硫咪唑0.310 | 0.246 | 0.188 | 0.140 完美前传 | 0.104 | 0.077 | | |
| | | | | | 管锥编 | | | |
(2)作吸收曲线图