邻二氮杂菲分光光度法测定铁

邻二氮杂菲分光光度法测定铁 应用化学 2009级 杨兰森指导老师 吴明君 副教授摘要：本文论述了邻二氮杂菲分光光度法测定铁含量的原理和方法，先通过条件实验找到适宜的实验条件，再在确定的适宜条件下测定已知浓度的铁样以绘制标准曲线，最后在确定的适宜条件下测定未知浓度的铁样，通过对照标准曲线得出未知溶液的铁含量关键字：邻二氮杂菲 分光光度法 标准曲线Determination of iron content by Spectrophotometric method Yang Lansen Student ID20096842 Apply Chemistry Directed by WU MingjunAbstract: This paper discusses phenanthroline spectrophotometric determination of iron content of the principles and methods, first through the conditions of experiments to find suitable experimental conditions, and then determine the appropriate conditions in a known concentration of iron-like determination to draw a standard curve, and finally Conditions in determining the appropriate determination of the unknown concentration of iron samples obtained by comparison with standard curve of the iron content of the unknown solutionKeywords: phenanthroline spectrophotometric standard curve1 综述分光光度法：也叫吸光光度法，是基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法，包括可见及紫外分光光度法及红外分光光度法等。本实验采取可见光区的吸光光度法。在可见光分光光度法的测定中，通常是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。对显色剂用量和测量波长的选择是该实验的内容。条件试验的一般步骤为改变其中一个因素，暂时固定其他因素，显色后测量相应溶液吸光度，通过吸光度与变化因素的曲线来确定适宜的条件。本试验测定工业盐酸中铁含量的原理：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。邻二氮菲法的优点：用分光光度法测定试样中的微量铁，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。邻二氮菲法简介：邻二氮菲为显色剂，选择测定微量铁的适宜条件和测条件，并用于工业盐酸中铁的测定。邻二氮菲可测定试样中铁的总量的条件和依据：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=29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+）。此配合物的lgK稳 = 21.3，摩尔吸光系数510 = 1.1104 Lmol-1cm-1，而Fe3+能与邻二氮菲生成31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(NH2OHHCl)将Fe3+还原为Fe2+，其反应式如下：2 Fe3+ 2 NH2OHHCl 2Fe2+ + N2 + H2O + 4H+ 2Cl-，测定时控制溶液的酸度为pH5较为适宜。1 实验目的 1了解分光光度法测定物质含量的一般条件及其选定方法 。2掌握邻二氮杂菲分光光度法测定铁的方法3了解722型分光光度计的构造和使用方法2 实验原理 邻二氮菲(phen)和Fe2+在pH39的溶液中，生成一种稳定的橙红色络合物Fe(phen) 32+，其lgK=21.3，508=1.1 104Lmol-1cm-1，铁含量在0.16gmL-1范围内遵守比尔定律。其吸收曲线如图1-1所示。显色前需用盐酸羟胺或抗坏血酸将Fe3+全部还原为Fe2+，然后再加入邻二氮菲，并调节溶液酸度至适宜的显色酸度范围。有关反应如下： 2Fe3+2NH2OHHC12Fe2+N2+2H2O+4H+2C1图1-1 邻二氮菲一铁()的吸收曲线 用分光光度法测定物质的含量，一般采用标准曲线法，即配制一系列浓度的标准溶液，在实验条件下依次测量各标准溶液的吸光度(A)，以溶液的浓度为横坐标，相应的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。在同样实验条件下，测定待测溶液的吸光度，根据测得吸光度值从标准曲线上查出相应的浓度值，即可计算试样中被测物质的质量浓度。3仪器与试剂仪器：分光光度计，容量瓶，移液管，洗瓶。试剂：(1) 100 ug/mL铁标准溶液(2) 20 ug/mL的铁标准溶液 4实验步骤4.1条件实验 (1) 吸收曲线的测绘用吸量管移取20 ug/mL 铁的标准溶液 5.00 mL 于 50 mL 容量瓶中，用吸量管依次加入 5% 的盐酸羟胺溶液 1 mL，摇匀，加 1 mol/L NaAc 溶液 5 mL和0.1% 邻二氮菲溶液 3 mL，以水稀释至刻度，摇匀。在分光光度计上用 l cm 比色皿，以水为参比溶液，在570-430 nm 之间，每隔 10 nm 测定一次吸光度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制吸收曲线，找出最大吸收波长 lmax 。 （2) 邻二氮杂菲-亚铁配合物的稳定性 在最大吸收波长处每隔一定时间测定其吸光度然后以时间为横坐标，吸光度为纵坐标绘制曲线(3 ) 显色剂浓度实验 取 7 只 50 mL 容量瓶，并且对其编号用吸量管依次加入 20 ug/mL的铁标准溶液 5mL 与容量瓶中和 5% 盐酸羟胺溶液 1 mL，摇匀，经二分钟后，加入 1 mol/L NaAc 溶液 5 mL，然后分别加入 0.1% 的邻二氮菲溶液0.3 mL，0.6 mL， 1.0 mL，2.0 mL，3.0 mL ,4.0 mL，以水稀释至刻度，摇匀。在分光光度计上，用 l cm 比色皿，在适宜波长下，以水为参比溶液，测定以上七个溶液的吸光度。以邻二氮菲的体积 (mL) 为横座标，相应的吸光度为纵座标，绘制吸光度-显色剂用量曲线，找出在测定中应加人的显色剂的体积(mL)。（4）溶液适宜酸度范围的确定 在7只50 mL容量瓶中各加入2.0 mL10-3 molL-1。铁标准溶液和1.0 mL 100 molL-1盐酸羟胺溶液，摇匀后放置2 min。各加2 mL 1.5 gL-1邻二氮菲溶液，然后从滴定管中分别加入0，2.00，5.00，8.00，10.00，20.00，25.00，30.00，40.00 mL 01 molL-1NaOH溶液摇匀，以水稀释至刻度，摇匀。用精密pH试纸或酸度计测量各溶液的pH。 以水为参比，在选定波长下，用1 cm吸收池测量各溶液的吸光度。绘制ApH曲线，确定适宜的pH范围。4.2铁含量的测定 标准曲线的测绘：去50 mL容量瓶6只，分别移取（务必准确移取）20 ug/mL铁标准溶液2.0 mL，4.0 mL，6. 0mL ，8.0 mL ，10.0 mL于五只容量瓶中不加铁标准溶液醅空白液作参比，然后各加1MOL5%盐酸羟胺溶液，摇匀经二分钟后，再各加5ML1MOL.L-1NaAc溶液及3ML0.1%邻二氮杂菲溶液，用水稀释至刻度摇匀在分光光度计上，一同1cm比色皿在最大吸收波长510nm处测定各溶液吸光度，以铁含量为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线。未知液中铁含量的测定 ，吸取5ML未知液代替标准溶液，其他步骤均同上，测定吸光度，由未知液吸光度在标准曲线上查出5ML未知液中铁含量然后以每毫升未知液中含铁多少微克表示结果。5.结果与讨论(1) 吸收曲线的测绘吸收曲线00.10.20.30.40.5450500550600波长吸光度系列1从吸收曲线可以看出邻二氮杂菲-亚铁配合物在波长510nm处吸光度最大，因此测定铁时宜用波长为510nm。（2）邻二氮杂菲-亚铁配合物的稳定性A-t曲线00.10.20.30.40.5010203040时间吸光度系列1线性 (系列1)邻二氮杂菲-亚铁配合物吸光度随时间变化不大，说明其稳定型很好。(3)显色剂用量的确定A-c曲线00.10.20.30.40.50.31.32.33.34.3显色剂吸光度系列1显色剂最适宜的用量应是吸光度较大而用量较小的点，由图看出显色剂最适宜用量为1mL。（4）标准曲线的测绘与铁含量的测定标准曲线00.10.20.30.40.501020304050铁含量/标准溶液量吸光度系列1图中标准曲线近似一条直线，从该曲线可以测定未知液中铁的含量。（5）实验结果：1.在条件实验确定的适宜条件下测得未知液吸光度为A=0.328.比照标准曲线,标准曲线回归方程为y=0.0092x-0.0094,将A=0.328代入得铁含量为36.665，所以未知液铁含量为2.茶叶灰中铁含量测定，称取茶叶灰为0.3957g,在条件实验确定的适宜条件下测得吸光度A=0.396，代入线性回归方程得铁含量为44.065，所以茶叶灰中铁含量为结论 结合实验数据及结果，精密度及误差在允许范围内，满足分析实验要求，说明该实验方法可行度大，有一定重现性，结果满意。致谢 此次实验是在吴明君老师的精心指导下完成的，在此衷心感谢吴老师！参考文献 1：分析化学实验第三版（高等教育出版社） 2：分析化学.武汉大学.（高等教育出版社） 3:宋天佑，程鹏，王杏乔.无机化学.（高等教育出版社）