邻二氮菲吸光光度法测铁的条件实验.ppt

邻二氮菲吸光光度法测铁的条件实验 张帅、葛吉昌、王养茎 时攀 、贺朋军、楚亚龙 本组成员： 一、目的要求 1、掌握邻二氮菲吸光光度法测定铁的条件实验，学会如 何选择分光光度计分析的条件。 2、学会邻二氮杂菲分光光度计测定铁的原理和方法。 3、进一步了解分光光度计的构造、性能及使用方法。 二、实验原理 邻二氮菲（简写为 phen),是测定铁的一种较好的显色剂 . 它是测定二价铁的一种高灵敏度的高选择性试剂 在 pH 2-9的范围内， Fe2+离子和邻二氮菲反应，生成一种 极稳定的橘红色配合物 Fe(phen)32+,其 lgK稳 =21.3（ 20) ，其在 510nm波长下有最大吸收峰，摩尔吸光系数 1.1 104。反应式如下： 可见分光光度法测定无机离子 ,要经过两个过程 : 一是显色过程 ;二是测量过程 ; 为了使测定结果有较高的灵敏度和准确度 ,必须选择合适的 显色条件和测量条件 . 显色反应条件 :显色剂用量、酸度、温度、时间及干扰的消 除 测量吸光度的条件： 波长吸光度范围和参比溶液的选择， 确定显色反应的最佳实验条件，也就可以在一定程度上保 证了实验的准确度和精密度。 我们的条件实验通常采用单因素实验法。其原理是在几个 实验条件中，改变其中一个条件的值，固定其它的条件， 然后测定相应的吸光度值，再从中找出符合 实验要求的条 件。 Fe3+离子与邻二氮杂菲也能生成 3： 1的淡蓝色配合物，其 lgK稳 =14.1。因此，在显色之前应预先用盐酸羟胺 (NH2OHHCl) 将 Fe3+离子还原 Fe2+离子，其反应式为： 2Fe3+2NH2OHHCl 2Fe 2+N2+2H 2O+4H+2Cl- 测定时，控制溶液的酸度在 pH5左右较为适宜。酸度高 则反应进行的慢，酸度太低，则 Fe2+离子水解，影响显色 这种测定方法不仅灵敏度高，稳定性好，而且选择性高 。相当于铁量 40倍的 Sn()Al()Ca()Mg()Zn()Si() ， 20 倍的 Cr()V()P(),5 倍的 Co()Ni()Cu() 不干扰实验。 三、仪器和试剂 1醋酸钠： 1molL -1； 2氢氧化钠： 1 molL -1； 3盐酸羟胺： 100 gL -1； (用时配置 ) 4邻二氮菲溶液 (1.5 gL -1)： 5 100 gml -1铁标准溶液 准确称取 0.864g分析纯 NH4FE(SO4)212H2O, 置于一烧杯中，以 30ml2moll - 1HCl溶液溶解后转入 1000ml容量瓶中，以水稀释至刻度， 摇匀。 10 gml -1的铁标准溶液 由 100 gml -1的铁 溶液稀释 10倍即可 四、实验步骤 1.吸收曲线的绘制： 用吸量管准确吸取 10 ugmL -1铁 标准溶液 5 mL，置于 50mL容量瓶中。加入 100 gL -1盐 酸羟胺溶液 1mL，摇匀后加入 1.5 gL -1邻二氮菲溶液 2mL和 1molL -1醋酸钠溶液 5mL ，以水稀释至刻度，摇 匀。放置十分钟后。在分光光度计上，用 1cm比色皿， 以水为参比溶液，波长从 570nm-430nm为止，每隔 10或 20nm测定一次吸光度（其中从 530至 490nm，每隔 10nm 测一次）然后以波长为横坐标，吸光度为纵坐标绘制 出吸收曲线，从吸收曲线上确定该测定的波适宜波长 ，既是最大吸收波长。 A、条件实验： 2邻二氮菲与铁的配合物的稳定性： 用吸量管准确吸取 10 ugmL -1铁标准溶液 5 mL，置于 50mL容量瓶中。加入 100 gL -1盐酸羟胺溶液 1mL，摇匀后加入 1.5 gL -1邻二 氮菲溶液 2mL和 1molL -1醋酸钠溶液 5mL ，以水稀释至刻 度，摇匀。放置十分钟后。在分光光度计上，用 1cm比色 皿，以水为参比溶液，在最大吸收波长 510 nm处，从加入 显色剂后立即测定一次吸光度，经 15min， 30 min， 45min ， 60min后，各测一次吸光度。以时间 (t)为横坐标，吸光 度 (A)为纵坐标，绘制 A t曲线，从曲线上判断配合物稳 定的情况。 3显色剂用量的影响： 取 50mL容量瓶 6个，各加入 10 ugmL -1铁标准溶液 5ml， 1ml 100 gL -1盐酸羟胺溶液，摇匀 .再分别加入邻二氮菲 溶液 0， 0.5， 1.0， 2.0， 3.0和 4.0mL ,再各加入醋酸钠 5mL. 以水稀释至刻度，摇匀。在分光光度计上，用适宜 波长 (510nm)， 1cm比色皿，以水为参比测定不同用量显色 剂溶液的吸光度。然后以邻二氮菲试剂加人毫升数为横坐 标，吸光度为纵坐标、绘制 A v曲线，由曲线上确定显色 剂最佳加入量。 4.溶液酸度对配合物的影响： 准确吸取 100 gml -1铁标准液 5ml于 100ml容量瓶中，加 入 5ml 2mol/LHCl溶液和 10ml100g/L盐酸羟胺溶液，经 2min后加入 1g/L邻二氮杂菲 30ml，以水稀释至刻度，摇匀 ，备用。取 25ml容量瓶 7只，编号，用吸量管分别准确吸 取上述溶液 5ml于各容量瓶里。在滴定管中装 0.4mol/L NaOH溶液，然后分别在 7只容量瓶中加入 0.4mol/LNaOH溶 液 0.0ml， 1.0ml,1.5ml,2.0ml,3.0ml,4.0ml及 5.0ml,以水 稀释至刻度，摇匀，使各溶液的 pH从 2 开始逐步增加至 12以上。放置 10min，在分光光度计上用最大吸收波长（ 510nm） 2cm比色皿，以水参比测定吸光度 A。用精密 pH试 纸测定各比色皿中溶液的 pH。最后以 pH为横坐标，吸光度 为纵坐标，绘制 A-pH曲线。从曲线上找出适宜的 pH范围。 B、铁含量的测定 1.标准曲线的测绘： 取 25ml容量瓶 6只，编号。分别取 10 gml -1的铁标准溶 1.0ml,2.0ml,3.0ml,4.0ml和 5.0ml 于五只容量瓶中，另一容量瓶中不加铁标准液。然后各加 0.5ml 100gml -1盐酸羟胺溶液，摇匀，经 2min后，再各 加 2.5ml 1mol/LNaOAc溶液及 1.5ml 1g/L邻二氮杂菲溶液 ，以水稀释至刻度，摇匀。放置 10min，在分光光度计上 ，用 2cm比色皿在最大吸收波处，测定各溶液的吸光度。 以铁含量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。 2.未知溶液铁含量的测定： 吸取 5ml未知液代替标准液， 其他步骤与上同，测定吸光度。由未知液的吸光度在标准 曲线上查出 5ml未知液中的铁的含量，以 mg/L表示结果。 五、数据处理 1. 根据上面条件实验的结果，拟出邻二氮菲分光光度法 测定铁的测定条件并讨论。 2. 绘制标准曲线 ,计算回归方程和相关系数 . 六、注意事项 1干扰： 用邻二氮菲测定时，有很多元素干扰测定，须 预先进行掩蔽或分离，如钴、镍、铜、铬与试剂形成有色 配合物；钨、相、铜、汞与试剂生成沉淀，还有些金属离 子如锡、铅、铋则在邻二氮菲铁配合物形成的 pH范围内发 生水解；因此当这些离子共存时，应注意消除它们的干扰 作用。 2试剂 本次实验中，所用的试剂有铁标液、盐酸羟胺、盐酸、氢 氧化钠、邻二氮菲。 盐酸羟胺的作用： Fe3+与邻二氮杂菲也能生成淡蓝色的配 合物，影响对 Fe2+的测定。盐酸羟胺是还原剂，用来还原 Fe3+离子； 盐酸和氢氧化钠的作用： 盐酸和氢氧化钠是用来调节溶液 的 pH值；测定时溶液的 pH要控制在 5左右。酸度太高反应 进行较慢；酸度太低， Fe2+水解，影响显色。 邻二氮菲的作用： 邻二氮菲是显色剂，可以与 Fe2+生成极 其稳定的橘红色配合物。 3.溶液的配制： 用移液管准确移取试剂溶液；注意溶液的 加入顺序不能搞错。 4.测定： 要合理地设计条件实验的点，做到不漏做条件。 5.要注意试剂的准确加入及加入的顺序； 6.比色皿的使用： 在进行条件试验时，每改变一次条件， 比色皿要洗干净。 7.比色皿注意事项 比色皿一般为长方体，其底及两侧为磨毛玻璃 ,另两面为光学玻璃 制成的透光面采用熔融一体、玻璃粉高温烧结和胶粘合而成。所 以使用时应注意以下几点 : a、拿取比色皿时 ,只能用手指接触两侧的毛玻璃 ,避免接触光学面。 同时注意轻拿轻放，防止外力对比色皿的影响，产生应力后破 损。 b、凡含有腐蚀玻璃的物质的溶液 ,不得长期盛放在比色皿中。 c、不能将比色皿放在火焰或电炉上进行加热或干燥箱内烘烤。 d、当发现比色皿里面被污染后，应用无水乙醇清洗，及时擦拭干 净。 e、不得将比色皿的透光面与硬物或脏物接触。盛装溶液时 ,高度为 比色皿的 2/3处即可 ,光学面如有残液可先用滤纸轻轻吸附，然后再 用镜头纸或丝绸擦拭。 8. 721型分光光度计的使用方法 721型分光光度计其波长范围 360 800nm，色散元件为三角棱形 . 1.检查仪器各调节钮的起始位置是否正确，接通电源开关，打开样 品室暗箱盖，使电表指针处于“ 0”位，预热 20min后，再选择须用的 单色光波长和相应的放大灵敏度档，用调“ 0”电位器调整电表为 T=0 。 2.盖上样品室盖使光电管受光，推动试样架拉手，使参比溶液池（ 溶液装入 4 5高度，置第一格）置于光路上，调节 100透射比调节 器，使电表指针指 T 100。 3.重复进行打开样品室盖，调 0，盖上样品室盖，调透射比为 100 的操作至仪器稳定。 4.盖上样品室盖，推动试样架拉手，使样品溶液池置于光路上，读 出吸光度值。读数后应立即打开样品室盖。 5.测量完毕，取出比色皿，洗净后倒置于滤纸上晾干。各旋钮置于 原来位置，电源开关置于“关”，拔下电源插头。 6.放大器各档的灵敏度为：“ l” 1倍；“ 2” 10倍； “ 3” 20倍，灵敏度依次增大。由于单色光波长不同时，光能量不 同，需选不同的灵敏度档。选择原则是在能使参比溶液调到 T 100 处时，尽量使用灵敏度较低的档，以提高仪器的稳定性。改变灵敏 度档后，应重新调“ 0”和“ 100”。 七、思考与讨论 1， Fe3+离子标准溶液在显色前加盐酸羟胺的目的是什么？ 如测定一般铁盐的总铁量，是否加盐酸羟胺？ 答：盐酸羟胺是还原剂，把三价铁还原成二价铁。二价铁 与邻菲罗啉形成稳定的橘红的配合物，用分光光度计测定 其浓度。测定一般铁盐的总铁量时，需要加盐酸羟胺溶液 ，因为 Fe2+和 Fe3+与邻二氮杂菲生成的络合物不同，若溶 液中混有 Fe3+则会使吸光度的测量不准确。 2，显色时加入还原剂，缓冲溶液，显色剂的顺序是否可以 颠倒？为什么？ 答：顺序不能颠倒，原因是：如果先加显色剂，即使显色 也是物质未还原前的颜色（氧化态颜色）；还原剂加入前 就加缓冲溶液，解救会因为 pH条件的改变而使还原反应不 能进行。 3 如用配置已久的盐酸羟胺溶液，对测定结果有什么影响？ 答：盐酸羟胺是用来将 Fe3+还原成 Fe2+的，如果配置已， 还原能力减弱，就会使部分铁离子得不到还原造成分析结 果偏小。 4，溶液的酸度对邻二氮杂菲亚铁的的吸光度影响如何？为 什么？ 答：关键是看显色剂的最佳显色范围和显色灵敏度，显色 剂的正常显色要求有足够的 pH值，适当的温度。如果改变 溶液的 pH值引起的显色剂的显色不充分或者过度就会引起 测量结果偏高或者偏低。