07实验7 邻二氮菲分光光度法测定铁的含量

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722S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.掌握比色皿的正确使用。

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，有色物质的吸光度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，可选用的显色剂有邻二氮菲(又称邻菲罗啉)及其衍生物、磺基水杨酸、硫氰酸盐等。而目前一般采用邻二氮菲法，该法具有高灵敏度、高选择性，且稳定性好，干扰易消除等优点。

在pH=2～9的溶液中，Fe2+与邻二氮菲(phen)生成稳定的桔红色配合物Fe(phen)32+，

2+NN3NN+Fe2+NNFeNN此配合物的lgK稳=21.3，摩尔吸光系数ε510 = 1.1×10 L·mol·cm，而Fe能与邻二氮菲生成3∶1配合物，呈淡蓝色，lgK稳=14.1。所以在加入显色剂之前，应用盐酸羟胺(NH2OH·HCl)将Fe还原为Fe，其反应式如下：

2Fe3+ + 2NH2OH·HCl → 2Fe2+ + N2 + H2O + 4H+ + 2Cl- 测定时控制溶液的酸度为pH≈5较为适宜。

3+

2+

4-1-13+

三、仪器与试剂

722S型或721型分光光度计、容量瓶(100mL,50mL)、吸量管 １、铁标准溶液：含铁0.1mg/ml。

准确称取0.8634g的NH4Fe(SO4)2·12H2O，置于烧杯中，加入20ml1:1HCl和少量水,溶解后,定量地转移至１升容量瓶中，以水稀释之刻度，摇匀。 ２、邻二氮菲：0.15％(10-3mol/L)新配制的水溶液。 ３、盐酸羟胺： 10％水溶液（临用时配制） ４、醋酸钠溶液 1mol/L

四、实验步骤

1.标准溶液配制

1) 10μg·mL-1铁标准溶液配制 准确称取0.8634g硫酸铁铵NH4Fe(SO4)2·12H2O于100mL烧杯中，加60mL 3mol·L H2SO4溶液，溶解后定容至1L，摇匀，得100μg·mL储备液(可由实验室提供)。用时吸取10.00mL稀释至100mL，得10μg·mL-1工作液。

2) 系列标准溶液配制 取6个50mL容量瓶，分别加入铁标准溶液0.00，2.00，4.00，6.00，8.00，10.00mL，然后加入1mL盐酸羟胺，2.00mL邻二氮菲，5mLNaAc溶液(为什么?)，每加入一种试剂都应初步混匀。用去离子水定容至刻度，充分摇匀，放置10min。

-1

-1

2.吸收曲线的绘制

选用1cm比色皿，以试剂空白为参比溶液(为什么?)，取4号容量瓶试液，选择440～560nm波长，每隔10nm测一次吸光度，其中500～520nm之间，每隔5nm测定一次吸光度。以所得吸光度A为纵坐标，以相应波长λ为横坐标，在坐标纸上绘制A与λ的吸收曲线。从吸收曲线上选择测定Fe的适宜波长，一般选用最大吸收波长λmax为测定波长。

3.标准曲线(工作曲线)的绘制

用1cm比色皿，以试剂空白为参比溶液，在选定波长下，测定各溶液的吸光度。在坐标纸上，以铁含量为横坐标，吸光度A为纵坐标，绘制标准曲线。

4.试样中铁含量的测定

从实验教师处领取含铁未知液一份，放入50mL容量瓶中，按以上方法显色，并测其吸光度。此步操作应与系列标准溶液显色、测定同时进行。

依据试液的A值，从标准曲线上即可查得其浓度，最后计算出原试液中含铁量(以μg·mL-1表示)。并选择相应的回归分析软件，将所得的各次测定结果输入计算机，得出相应的分析结果。

五.数据处理

1.数据

分光光度计型号 ，比色皿厚 ，光源电压 （1）吸收曲线的绘制 波长/nm 430 450 吸光度A

（2）标准曲线的绘制与铁含量的测定

容量瓶号 1 吸取毫升数 含铁总量/[μg·(25mL)-1] 吸光度A

2.绘制以下曲线

（1）吸收曲线 （2）标准曲线

0.0 标 准 溶 液 2 3 4 5 1.0 2.0 3.0 4.0 6 5.0 未知液 7 5.0 470 490 500 510 520 530 550 570 590 3.计算未知液中铁的含量

C铁=Cx/5×10（g/L）

式中：Cx—未知液吸光度在标准曲线上对应的含铁总量μg/25mL 六.思考题

1.本实验中哪些试剂应准确加入，哪些不必严格准确加入?为什么? 2.加入盐酸羟胺的目的是什么?

3.配制NH4Fe(SO4)2·12H2O溶液时，能否直接用水溶解?为什么? 4.如何正确使用比色皿? 5.何谓“吸收曲线”、“工作曲线”? 绘制及目的各有什么不同?

七.分光光度计(722S型)的使用方法

分光光度计是根据物质对光的选择性吸收来测量微量物质浓度的。722S型光栅分光光度计是数字显示的单光束、可见分光光度计。它具有灵敏度和准确度高、操作简便、快速等优点，允许测量的波长范围为330～800nm，吸光度的显示范围为0～1.999，是在可见光区进行吸光光度分析的常用仪器。

1.测量原理

一束单色光通过有色溶液时，一部分光线通过，一部分被吸收，一部分被器皿的表面反射。设I0为入射光的强度，I为透过光的强度，则I/I0称为透光度，用T表示。透光度越大，光被吸收越少。把lgI0/I定义为吸光度，用A表示。吸光度越大，溶液对光的吸收越多。吸光度A与透光度T之间的关系为A=lg[SX()1[]T[SX]]。吸光度A与待测溶液的浓度c(mol· L)和液层的厚度b(cm)成正比，即：A=εbc。这是光的吸收定律，亦称朗伯-比耳(Lambert-Beer)定律。式中ε为比例常数，叫摩尔吸收系数，它与入射光的波长、溶液的性质、温度等因素有关。当入射光波长一定，溶液的温度和比色皿(溶液的厚度)均一定时，则吸光度A只与溶液浓度c成正比。将单色光通过待测溶液，并使通过光射在光电管上变为电讯号，在数字显示器上可直接读出吸光度A或浓度c。

2.仪器构造

722S型分光光度计由光源室、单色器、试样室、光电管暗盒、电子系统及数字显示器等部件组成。其结构如图3-3所示，外形如教材P104页图3-3所示。

3.使用方法

(1)取下防尘罩，将灵敏度调节旋钮13置于“1”档(信号放大倍率最小)。

(2)接通电源，按下仪器上的电源开关7，指示灯即亮。将选择开关3置于“T” 档(即透光度)。调节波长手轮8使波长刻度盘9中标线对准的波长为所需波长。仪器预热20min。

(3)打开试样室盖(光门自动关闭)，调节0%T旋钮12，使显示“00.0”。

(4)把盛参比溶液的比色皿放入试样架的第一格内，盛试样的比色皿放入第二、

三、四格内，然后盖上试样室盖(光门打开，光电管受光)。推动试样架拉手10把参比溶液推入光路，调节100%T旋钮11，使之显示为“100.0”，若显示不到“100.0”，应增大灵敏度档，但尽可能倍率置低档使用，这样仪器将有更高的稳定性。改变灵敏度后，应按(3)重新调“0”后再调节100%T旋钮，直至显示为“100.0”。

(5)重复(3)和(4)操作，显示稳定后即可进行测定工作。

(6)吸光度A的测量：稳定地显示“100.0”透光度后，将选择开关置于“A”

-1

-3

档(即吸光度)，此时吸光度显示应为“00.0”，若不是，则调节吸光度调零旋钮2，使显示为“00.0”，然后将试样推入光路，这时的显示值即为试样的吸光度。 (7)浓度C的测量：选择开关由“A”旋置“C”，将已标定浓度的样品放入光路，

调节浓度旋钮5，使得数字显示为标定值，将被测样品放入光路，即可读出被测样品的浓度值。

(8)测定完毕，关闭仪器电源开关(短时间不用，不必关闭电源，可打开试样室

盖，即可停止照射光电管)，将比色皿取出，洗干净，擦干，放回原处。拔下电源插头，待仪器冷却10min后盖上防尘罩。

4.注意事项

(1) 测定过程中，不要将参比溶液拿出试样室，应将其随时推入光路以检查吸

光度零点是否变化。如不为“00.0”，则不要先调节旋钮2，而应将选择开关3置于“T”档，用100%旋钮调至“100.0”，再将选择开关置于“A”，这时如不为“00.0”，才可调节旋钮2。 (2) 为了避免光电管长时间受光照射引起的疲劳现象，应尽可能减少光电管受 光照射的时间，不测定时应打开暗室盖，特别应避免光电管受强光照射。 (3)使用前若发现仪器上所附硅胶管已变红应及时更换硅胶。

(3) 比色皿盛取溶液时只需装至比色皿的3/4即可，不要过满，避免在测定的 拉动过程中溅出，使仪器受湿、被腐蚀。

(5)若大幅度调整波长，应稍等一段时间再测定，让光电管有一定的适应时间。(6)每台仪器所配套的比色皿，不能与其它仪器上的比色皿单个调换。

(7)仪器上各旋钮应细心操作，不要用劲拧动，以免损坏机件。若发现仪器工 作异常，应及时报告指导教师，不得自行处理。