邻二氮菲分光光度法测定微量铁

邻 二 氮 菲 分 光 光 度 法 测 微 量 铁 一 、 实 验 目 的 学 习 确 定 实 验 条 件 的 方 法 ， 掌 握 邻 二 氮 菲分 光 光 度 法 测 定 微 量 铁 的 方 法 原 理 ； 掌 握 7 2 1 型 分 光 光 度 计 的 使 用 方 法 ， 并 了 解此 仪 器 的 主 要 构 造 。 确 定 适 宜 的 条 件 的 原 因 ： 将 被 测 物 与 显 色 剂 反 应 ， 使 之 生 成 有 色 物 质 ， 然后 测 其 吸 光 度 ， 进 而 求 得 被 测 物 质 的 含 量 。 因 此 ，显 色 条 件 的 完 全 程 度 和 吸 光 度 的 测 量 条 件 都 会 影响 到 测 量 结 果 的 准 确 性 。 为 了 使 测 定 有 较 高 的 灵敏 度 和 准 确 性 ， 必 须 选 择 适 宜 的 显 色 反 应 条 件 和仪 器 测 量 条 件 。 通 常 所 研 究 的 显 色 反 应 条 件 有 显色 温 度 和 时 间 ， 显 色 剂 用 量 ， 显 色 液 酸 度 ， 干 扰物 质 的 影 响 因 素 及 消 除 等 ， 但 主 要 是 测 量 波 长 和参 比 溶 液 的 选 择 。显 色 剂 用 量 和 测 量 波 长 的 选 择 是 该 实 验 的 内 容 。 二 、 实 验 原 理 根 据 朗 伯 比 耳 定 律 ： A=bc。 当 入 射 光 波长 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 ， 即工 业 盐 酸 中 铁 的 含 量 。 邻 二 氮 菲 亦 称 邻 菲 咯 啉 （ 简 写 phen） ， 是光 度 法 测 定 铁 的 优 良 试 剂 。 在 pH=2 9 的 范围 内 ， 邻 二 氮 菲 与 二 价 铁 生 成 稳 定 的 桔 红色 配 合 物 （ （ Fe(phen)3 ） 2 +） 。 配 合 物 的 lgK稳 = 2 1 .3 ， 摩 尔 吸 光 系 数 5 1 0 = 1 .1 1 0 4 Lmol-1 cm-1 ， 而 Fe3 +能 与 邻 二 氮 菲 生 成 3 1 配 合 物 ， 呈 淡 蓝 色 ，lgK稳 =1 4 .1 。 所 以 在 加 入 显 色 剂 之 前 ， 应 用 盐 酸 羟胺 (NH2 OHHCl)将 Fe3 +还 原 为 Fe2 +， 其 反 应 式 如 下 ： 2 Fe3 + + 2 NH2 OHHCl 2 Fe2 + + N2 + H2 O + 4 H+ + 2 Cl- 测 定 时 控 制 溶 液 的 酸 度 为 pH5 较 为 适 宜 ， 用 邻 二氮 菲 可 测 定 试 样 中 铁 的 总 量 。 金 属 一 EDTA络 合 物 与 其 它 络 合 物 一 样 ， 在溶 液 中 存 在 着 离 解 平 衡 ， 其 平 衡 常 数 用 稳定 常 数 (形 成 常 数 )或 不 稳 定 常 数 (离 解 常 数 )来 表 示 。 于 金 属 离 子 -EDTA一 般 形 成 1 ： 1 络 合 物 ， 为讨 论 方 便 ， 略 去 式 中 的 电 荷 ， 简 写 成 ： M YMY 当 此 反 应 达 平 衡 时 K稳 越 大 (或 K不 稳 越 小 )， 说 明 络 合 物 越 稳 定 。 MY 1 K稳 = = MY K不 稳 阳 离 子 lgK稳 阳 离 子 lgK稳 阳 离 子 lgK稳Na+ 1.66 Ce3+ 15.98 Hg2+ 21.80Li+ 2.79 Al3+ 16.10 Cr3+ 23.00Ba2+ 7.76 Co2+ 16.31 Th4+ 23.20Sr2+ 8.63 Zn2+ 16.50 Fe3+ 25.10Mg2+ 8.69 Pb2+ 18.04 V3+ 25.90Ca2+ 10.69 Y3+ 18.09 Bi3+ 27.94Mn2+ 14.04 Ni2+ 18.67Fe2+ 14.33 Cu2+ 18.80表 1 EDTA与 各 种 常 见 金 属 离 子 的 络 合 物 的 稳 定 常 数(溶 液 离 子 强 度 I=0.1， 温 度 20 ) 络 合 物 稳 定 性 主 要 决 定 于 金 属 离 子 本 身 的 离 子 电 荷 、 离 子 半 径 和 电子 层 结 构 溶 液 的 酸 度 、 温 度 和 其 它 络 合 剂 三 、 仪 器 试 剂 仪 器 ： 7 2 1 型 分 光 光 度 计 ； 1 cm吸 收 池 ；1 0 mL 吸 量 管 ； 2 5 mL 比 色 管 (7 个 )。 试 剂 ： 1 .0 1 0 -3 molL-1 铁 标 准 溶 液 ；1 0 0 gmL-1 铁 标 准 溶 液 ；0 .1 5 %邻 二 氮 菲 水 溶 液 ； 1 0 %盐 酸 羟 胺 溶 液（ 新 配 ） ；1 molL-1 乙 酸 钠 溶 液 ；1 molL-1 NaOH溶 液 ；6 molL-1 HCl（ 工 业 盐 酸 试 样 ） 。 试 剂 配 制1 .0 1 0 -3 molL-1 铁 标 准 溶 液 ；1 0 0 gmL-1 铁 标 准 溶 液 ； （ 铁 分 子 量 5 5 .8 5 ，硫 酸 亚 铁 1 5 2 ）0 .1 5 %邻 二 氮 菲 水 溶 液 ；1 0 %盐 酸 羟 胺 溶 液 （ 新 配 ） ；1 molL-1 乙 酸 钠 溶 液 ； （ 分 子 量 8 2 .0 3 ） 四 、 实 验 步 骤 吸 收 曲 线 的 绘 制 和 测 量 波 长 的 选 择 （ 略 ）用 吸 量 管 吸 取 2 .0 0 mL 1 .0 1 0 -3 molL-1 铁 标 准 溶 液 ，注 入 5 0 mL比 色 管 中 ， 加 入 1 .0 0 mL 1 0 %盐 酸 羟 胺 溶液 ， 摇 匀 ， 加 入 2 .0 0 mL 0 .1 5 %邻 二 氮 菲 溶 液 ， 5 .0 mLNaAc溶 液 ， 以 水 稀 释 至 刻 度 。 在 光 度 计 上 用 1 cm比 色 皿 ， 采 用 试 剂 溶 液 为 参 比 溶 液 ， 在 4 4 0 5 6 0 nm间 ， 每 隔 1 0 nm测 量 一 次 吸 光 度 （ 在 最 大 吸收 波 长 处 ， 每 隔 2 nm） ， 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 。 显 色 剂 条 件 的 选 择 （ 显 色 剂 用 量 ） 在 6 支 比 色 管 中 ， 各 加 入 2 .0 0 mL 1 .0 1 0 -3 molL-1 铁标 准 溶 液 和 1 .0 0 mL 1 0 %盐 酸 羟 胺 溶 液 ， 摇 匀 。 分别 加 入 0 .1 0 ， 0 .5 0 ， 1 .0 0 ， 2 .0 0 ， 3 .0 0 及 4 .0 0 mL 0 .1 5 %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 1 cm比 色 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 色 剂 用 量 。 工 业 盐 酸 中 铁 含 量 的 测 定 标 准 曲 线 的 制 作 在 6支 50mL比 色 管 中 ， 分 别 加 入 0.00、 0.20、0.40、 0.60、 0.80、 1.00mL 100 g/mL铁 标 准 溶 液 ， 再 加 入 1.00mL 10%盐酸 羟 胺 溶 液 ， 2.00mL 0.15%邻 二 氮 菲 溶 液 和 5.0 mL NaAc溶 液 ， 以 水 稀 释 至 刻 度 ，摇 匀 。 在 512nm处 ， 用 1cm比 色 皿 ， 以 试 剂 空 白 为 参 比 ， 测 吸 光 度 A。 试 样 测 定 准 确 吸 取 适 量 工 业 盐 酸 三 份 ， 按 标 准 曲 线的 操 作 步 骤 ， 测 定 其 吸 光 度 。 五 、 预 备 实 验 六 、 实 验 注 意 事 项 不 能 颠 倒 各 种 试 剂 的 加 入 顺 序 。 读 数 据 时 要 注 意 A和 T所 对 应 的 数 据 。 透 射比 与 吸 光 度 的 关 系 为 :A=log(I0 /I)= log(1 /T)；测 定 条 件 指 ： 测 定 波 长 和 参 比 溶 液 的 选 择 。 最 佳 波 长 选 择 好 后 不 要 再 改 变 。 每 次 测 定 前 要 注 意 调 满 刻 度 。