分析化学-学习情境四项目1 水中微量铁的测定

*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题,学习情境四 仪器分析,工程一 水中微量铁的测定,分析化学,1,学习目标,工作任务,知识准备,实践操作,1,2,3,4,应知应会,5,目 录,2,项 目 介 绍,利用各种化学物质包括原子、基团、分子及高分子化合物所具有的发射、吸收或散射光谱系的特征来确定其性质、结构或含量的技术，称为光谱分析技术。光谱分析技术分为发射光谱分析荧光分析法和火焰光度法、吸收光谱分析可见及紫外光分光光度法、原子吸收分光光度法和散射光谱分析比浊法。其中可见及紫外光分光光度法是化学分析中最常用的测定微量未知物含量的仪器分析方法。因此掌握分光光度计的使用方法和测量条件的选择是非常重要的。,3,项 目 介 绍,分光光度法测定未知物含量，是最常见的仪器分析方法，其原理是基于有色溶液对光的选择性吸收，假设保持入射光强度不变，那么光的吸收程度与溶液的浓度和液层的厚度相关，服从朗伯-比尔定律。邻二氮菲是目前广泛用于测定微量铁的显色剂，准确度高，重现性好，在pH 29的溶液中，Fe2+与邻二氮菲反响生成稳定的橘红色配合物，利用该反响即可测定微量铁。,4,一、学 习 目 标,知识目标,1掌握可见光分光光度计的性能、构造并掌握正确的使用方法；,2掌握吸光光度法的根本原理；,3掌握显色反响的影响因素和测量条件的选择；,能力目标,1能熟练使用可见光分光光度计；,2能准确绘制标准吸收曲线；,5,二、工 作 任 务,编 号,任 务 名 称,要 求,实验用品,1,可见光分光光度计的使用,1了解可见光分光光度计的主要结构,2能正确操作,可见光分光光度计,仪器：,可见光分光光度计、容量瓶、广泛pH试纸、精密pH试纸,药品：,铁铵矾NH,4,Fe(SO,4,),2,12H,2,O、邻二氮菲、抗坏血酸、乙酸、乙酸钠,2,标准铁溶液的配制,1能运用分析天平准确称量固定重量的药品,2能准确配制标准溶液,3,显色剂及缓冲溶液的配制,1能运用分析天平准确称量,2能准确配制要求浓度的溶液,4,条件实验,1了解显色反应的影响因素（酸度、显色剂用量、反应时间等）对反应的影响,5,绘制吸收曲线和标准曲线,能正确使用移液管,能正确绘制标准曲线,6,水中微量铁的测定,1.能利用标准曲线计算水中微量铁的含量,6,三、知 识 准 备,一吸光光度法介绍,吸光光度法是基于物质对光的选择性吸收而建立起来的仪器分析方法。它简便、快捷、灵敏度和准确度高，被广泛应用于物质的定性、定量分析。该方法包括比色分析法、可见光吸光光度法、紫外吸光光度法和红外吸光光度法。其中比色分析法、可见光吸光光度法和紫外吸光光度法用于定量测定，红外吸光光度法主要用于物质的结构分析。,7,三、知 识 准 备,紫外-可见吸光光度法与滴定分析法相比，具有以下特点：,灵敏度高 紫外-可见分光光度法具有较高的灵敏度，适宜于测定微量物质。测定的最低浓度可达,10-510-6molL-1，相当于含量0.001%0.0001%的微量组分。,准确度高 吸光光度法的相对误差为2%5%。其准确度虽不如滴定分析法，但滴定分析法难以测定微量组分，因此这个相对误差是可以接受的了。,操作简单，测定速度快 吸光光度法的仪器设备操作简便。如果采用灵敏度高、选择性好的显色剂，再用掩蔽剂消除干扰，可不经别离直接进行测定。,应用广泛 几乎所有的无机离子和大多数有机化合物都可直接或间接用比色分析法和吸光光度法进行测定。,8,三、知 识 准 备,二722型可见分光光度计,1.仪器简介,测量溶液对不同波长单色光吸收程度的仪器称为分光光度计，一般由光源、单色器、吸收池、检测系统四局部组成。,1光源 一般采用钨灯，电源经变压器供给，以保持光源强度的稳定。,2单色器 将光源发出的持续光谱分解为单色光的装置。单色器由棱镜或光栅等色散元件及狭缝组成。,3吸收池比色皿 比色皿用于盛放待测溶液，用透光无色的光学玻璃制成，常用的比色皿为长方体形。一般光度计配有0.5cm，1cm，2cm，3cm和5cm的一套比色皿，以供选择。,4检测系统 测量吸光度时，检测器将光强度转化为电流进行测量，因此，要求检测器对测定波长范围内的光有快速、灵敏的响应。,9,三、知 识 准 备,2.仪器的使用,现以天津喀纳斯光学分析仪器生产的722型可见分光光度计为例，介绍分光光度计测量溶液吸光度的操作步骤：,1开机预热 为使仪器内部到达热平衡，开机后预热时间不小于30分钟；,2按“功能键切换到透过率测量模式；,3改变波长 通过旋转波长调节手轮可以调整测量所需的波长；,4置0%T 将黑体置入四槽位样品架中，用样品架拉杆来改变四槽位样品架的位置，使黑体遮断光路后，按“0%T键即能自动置0%(T)一次未到位可加按一次；,5选择吸光度操作模式 按“功能键切换到吸光度测量模式；,6置100%T 将用作参比的样品置入样品室光路中，按“100%T键即能自动置100%(T)，此时显示为“0.000；,7置入被测试样品，读取并记录测试数据；,8实验完毕，切断电源，将比色皿取出洗净。,10,四、实践操作,任务1 溶液的配制,1100gmL-1铁储藏液的配制。准确称取0.8634g铁盐NH4Fe(SO4)12H2OAR置于小烧杯中，参加20mL6molL-1HCl 溶液和少量水，溶解后，定量转移至1000mL容量瓶中，加水稀释至刻度，充分摇匀，得100gmL-1储藏液。,210gmL-1铁标准溶液的配制。用移液管吸取上述100gmL-1储藏液10.00mL,置于1001mL容量瓶中参加2mL6molL-1HCl 溶液，用水稀释到刻度，充分摇匀。,11,四、实践操作,310gL-1盐酸羟胺溶液：新鲜配制。,4 1gL-1邻二氮菲溶液：称取0.5g邻二氮菲于小烧杯中，参加23mL 95%乙醇溶液，用水稀释至500mL。即为1gL-1邻二氮菲水溶液。,5称取136 g醋酸钠，加120mL冰醋酸，加水溶解后，稀释至500mL。即为 pH 5 NaAc缓冲溶液。,6HCl溶液：按1:1的比例配制。,12,任务2 吸收光谱曲线的绘制,用移液管吸取10gmL-1铁标准溶液6.0mL，注入50mL容量瓶中，参加盐酸羟胺溶液2mL，摇匀，参加HAcNaAc缓冲溶液5mL和1gL-1邻二氮菲溶液5mL，用蒸馏水稀释到刻度，摇匀，放置10min；,以试剂空白溶液即上述不加铁标准溶液为参比溶液，用分光光度计在440nm560nm每隔5nm或10nm测一次吸光度。,以波长为横坐标，所的吸光度A为纵坐标，绘制Fe2+-Phen吸收光谱曲线，从吸收管谱曲线上选择最大吸收峰的波长max，一般选用max作为测量波长。,四、实践操作,13,四、实践操作,任务3 标准曲线的绘制,用移液管分别吸取10gmL-1铁标准溶液0.0mL、2.0mL、4.0mL、6.0mL、8.0mL、10.0mL至6只50mL容量瓶中，依次参加2mL 10 g L-1盐酸羧胺溶液，5mL NaAc缓冲溶液，5mL 1 gL-1邻二氮菲溶液，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，放置10min。以试剂空白溶液作为参比溶液，在吸收曲线中最大吸收波长max下，分别测量各溶液的吸光度。以铁盐浓度g/50mL为横坐标，吸光度A为纵坐标，在Excel软件中绘制cFe-A的标准曲线,并求出回归方程和相关系数。,14,四、实践操作,任务4 水中微量铁的测定,用移液管吸取样品水1050mL至50mL容量瓶中，依次参加2mL 10 gL-1盐酸羧胺溶液，5mL NaAc缓冲溶液，5mL 1 gL-1邻二氮菲溶液，用蒸馏水稀释至刻度线，摇匀，放置10min。以试剂空白溶液作为参比溶液，在吸收曲线中最大吸收波长下，测量溶液的吸光度。平行测定3份。,对照标准曲线回归方程计算样品中铁的含量。以1L水样中含铁多少毫克表示。,15,四、实践操作,反应体系,6.0mL铁标准溶液+2mL盐酸羟胺溶液+5mLHAc-NaAc缓冲溶液+5mL邻二氮菲溶液,波长/nm,440,450,460,470,480,490,500,505,510,515,520,530,540,550,560,吸光度A,表4-1-3 铁标准溶液和水样的吸光度值,表4-1-2 440nm560nm波长溶液的吸光度值,反应体系,样品+2mL盐酸羟胺溶液+5mLHAc-NaAc缓冲溶液+5mL邻二氮菲溶液,V,Fe2+,/mL,0.0,2.0,4.0,6.0,8.0,10.0,水样1,水样2,平均,C,Fe2+,/g50mL,-1,0.0,20,40,60,80,100,吸光度A,16,五、应知应会,一吸光光度法的原理,1.物质对光的选择性吸收,光是一种电磁波，具有波动性和微粒性。不同波长的光，其能量不同，短波的能量大，长波的能量小，同一波长的光称为单色光，由不同波长的光组成的光称为复合光。,把人眼能产生颜色感觉的光区域称为可见光区，波长范围约：400nm750nm，把200nm400nm区域称为近紫外光，750nm300m区域的光称为红外光。白光是由两种适当颜色的光按一定强度、比例混合而成的，这二种颜色的光称为互补色光。如绿光和紫光互补，蓝光和黄光互补，两者按一定比例混合可以组成白光。,17,五、应知应会,物质对不同波长光的吸收是有选择性的。通过实验可以测量溶液对不同波长单色光的吸收程度，,溶液对光的吸收程度称为吸光度，用字母A表示。,以波长为横坐标，吸光度A为纵坐标作图，可得一条,光吸收曲线,。,其中吸光度最大值对应的波长为最大吸收波长，用max表示。,在最大吸收波长处测量溶液的吸光度，其灵敏度最高。,由于物质对光的选择性吸收与物质分子结构有关，因此每种物质都具有自己特征的光吸收曲线。,18,五、应知应会,2.光吸收定律,当单色光通过一吸光物质的稀溶液时，假设入射光通量为0，由于溶液吸收了一局部光，光通量减少为tr，那么tr/0表示该溶液对光的投射程度，称为投射比T，其值可用小数或百分数表示：,T=tr/0,在吸光光度法中经常以投射比倒数的对数表示溶液对光的吸收程度，即吸光度，,当入射光全部透过溶液时，0=tr，T=1或100%，A=0；当入射光全部被溶液吸收时，tr0，T0，A。,19,五、应知应会,当一束平行单色光通过液层高度为b的有色溶液时，溶质吸收了光能，光的强度就会减弱。溶液的浓度越大，通过的液层厚度越大，入射光越强，那么光被吸收得越多，光强度的减弱也越显著。1760年朗伯和比尔分别研究了光的吸收与有色溶液层的厚度和溶液组成的定量关系，称为朗伯-比尔定律，奠定了比色分析法和吸光光度法的理论根底。朗伯-比尔定量数学表达式为,A=b c=a b,式中,c溶液中吸光物质的物质的量浓度，molL-1；,摩尔吸光系数，Lcm-1mol-1；,溶液中吸光物质的质量浓度，gL-1；,a 质量吸收系数，Lcm-1g-1；,b 吸光液层的厚度，cm；,20,五、应知应会,摩尔吸收系数或质量吸收系数是吸光物质的特征常数，它与吸光物质的性质、入射光波长及温度有关，或a愈大，表示该吸光物质的吸光能力愈强，用于吸光光度分析的灵敏度愈高。,二显色反响和显色条件的选择,有色物质本身有颜色，如KMnO4溶液，可直接用于比色分析。但大多数的物质本身无色或颜色很浅，需要参加适当的试剂，把待测组分转变为有色化合物，这一反响称为显色反响。与待测组分形成有色化合物的试剂称为显色剂。分析工作中选择适宜的显色反响，并严格控制显色反响的条件是十分重要的。,21,五、应知应会,1.显色剂选择原那么：,显色剂灵敏度高,显色反响生成的有色化合物颜色越深，表示反响的灵敏度越高，测定的物质的浓度就可以越低。,摩尔吸收系数的大小是显色反响灵敏度上下的重要指标，因此应选择生成有色化合物的值较大的显色反响。如钼酸铵可与磷、硅等生成黄色配合物，但黄色较浅，灵敏度不高，假设用适当的试剂进一步把黄色配合物中的钼进一步复原为钼蓝，那么颜色变深，大大提高了灵敏度。,一般值为10-410-5 Lcm-1mol-1时，可认为该显色反响灵敏度高。,22,五、应知应