1、邻二氮菲吸光光度法测定铁,马荔,实验化学,实验目的,1通过测定铁的条件试验，掌握分光光度法测定铁的条件及方案的选择和拟定。2了解722型分光光度计的构造和使用方法。3.了解标准曲线法（工作曲线法）的原理及应用。,实验原理,基于物质对光的选择性吸收而建立的分析方法称为吸光光度法，包括比色法，可见分光光度法及紫外分光光度法等。许多物质是有颜色的，例如高锰酸钾在水溶液中呈深紫色，Cu2+在水溶液中呈蓝色。这些有色溶液颜色的深浅与这些物质的浓度有关。溶液愈浓，颜色愈深。因此，可以用比较颜色的深浅来测定物质的浓度，这种测定方法就称为比色分析法。随着近代测试仪器的发展，目前已普遍地使用分光光度计进行比色分
2、析，应用分光光度计的分析方法称为分光光度法。这种方法具有灵敏、准确、快速及选择性好等特点。,通常吸光光度法所测试液的浓度下限达10-510-6moldm-3，因而它具有较高的灵敏度，适用于微量组分的测定。吸光光度法测定的相对误差约为25，可满足微量组分测定对准确度的要求。另外，吸光光度法测定迅速，仪器操作简单，价格便宜，应用广泛，几乎所有的无机物质和许多有机物质的微量成分都能用此进行测定。它还常用于化学平衡等的研究。因此吸光光度法对生产或科研都有极其重要的意义。,当一束白光(由各种波长的光按一定比例组成)如日光或白炽灯光等通过某一有色溶液时，一些波长的光被溶液吸收，另一些波长的光则透过。透射光
3、(或反射光)刺激人眼而使人感觉到颜色的存在。人眼能感觉到的光称为可见光。在可见光区，不同波长的光呈现不同的颜色，因此溶液的颜色由透射光的波长所决定。因为透射光和吸收光也可组成白光，故称这两种光互为补色光，两种颜色互为补色。如硫酸铜溶液因吸收白光中的黄色光而呈现蓝色，黄色与蓝色即互为补色。,将不同波长的光透过某一固定浓度和厚度的有色溶液，测量每一波长下有色溶液对光的吸收程度(即吸光度)，然后以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标作图，即可得一曲线。这种曲线描述了物质对不同波长光的吸收能力，称为吸收曲线(吸收光谱)。不同物质其吸收曲线的形状和最大吸收波长各不相同，根据这个特性可用作物质的初步定性分析。不
4、同浓度的同一物质，在吸收峰附近吸光度随浓度增加而增大。但最大吸收波长不变。若在最大吸收波长处测定吸光度，则灵敏度最高。因此，吸收曲线是吸光光度法中选择测定波长的重要依据。,吸光光度法的定量依据是朗伯比耳定律，这个定律是由实验观察得到的。当一束平行单色光透过液层厚度为b的有色溶液时，溶质吸收了光能，光的强度就要减弱。溶液的浓度愈大，通过的液层厚度愈大，入射光愈强，则光被吸收得愈多，光强度的减弱也愈显著。描述它们之间定量关系的定律称为朗伯比耳定律。,早在1729年，波格(Bouguer)首先发现物质对光的吸收与吸光物质的厚度有关。之后，他的学生朗伯(Lamvbert)进一步研究，并于1760年指出
5、，如果溶液的浓度一定，则光的吸收程度与液层的厚度成正比，这个关系称为朗伯定律，用下式表示：,式中：A吸光度； I0入射光强度； I透射光强度； K1比例常数； b液层厚度(光程长度) 1852年，比耳(Beer)研究了各种无机盐水溶液对红光的吸收后指出：光的吸收与光所遇到的吸光物质的数量有关；如果吸光物质溶于不吸光的溶剂中，则吸光度与吸光物质的浓度成正比。,也就是说，当单色光通过液层厚度一定的有色溶液时，溶液的吸光度与溶液的浓度成正比，这个关系称为比耳定律，用下式表示 式中：c有色溶液的浓度； k2比例常数。将朗伯定律与比耳定律合并起来，就称为朗伯比耳定律(简称比耳定律),式中比例常数a称为吸
6、光系数。A为无因次量，通常b以cm为单位，如果c以gdm-3为单位，则a的单位为dm3g-1cm-1。如c以moldm-3为单位，则此时的吸光系数称为摩尔吸光系数，用符号表示，单位为dm3mol-1cm-1。,A = abc 是吸光物质在特定波长和溶剂的情况下的一个特征常数，数值上等于1moldm-3吸光物质在1cm光程中的吸光度，是吸光物质吸光能力的量度。它可作为定性鉴定的参数，也可用以估量定量方法的灵敏度：值愈大，方法的灵敏度愈高。,铁的吸光光度法所用的显色剂较多，有邻二氮菲(又称邻菲啰啉，菲绕林)及其衍生物、磺基水杨酸、硫氰酸盐、5-Br-PADAP等。其中邻二氮菲分光光度法的灵敏度高，
7、稳定性好，干扰容易消除，因而是目前普遍采用的一种方法。 在pH29的溶液中，Fe2+与邻二氮菲(Phen)生成稳定的橘红色配合物Fe(Phen)32+：,其lg=21.3，摩尔吸光系数5081.1104dm3mol-1cm-1。当铁为三价状态时，可用盐酸羟胺还原： 2Fe3+ 2NH2OHHCl = 2Fe2+N2（g）+4H+2H2O+2Cl-,Cu2+、Co2+、Ni2+、Cd2+、Hg2+、Mn2+、Zn2+等离子也能与Phen生成稳定配合物，在少量情况下，不影响Fe2+的测量，量大时可用EDTA掩蔽或预先分离。吸光光度法的实验条件，如测量波长、溶液酸度、显色剂用量、显色时间、温度、溶剂
8、以及共存离子干扰及其消除等，都是通过实验来确定的。本实验在测定试样中铁含量之前，先做部分条件试验，以便初学者掌握确定实验条件的方法。,实验步骤,1条件试验 (1)吸收曲线的制作和测量波长的选择 用吸量管吸取0.0，1.0cm3铁标准溶液（A）1分别注入两个50cm3容量瓶(或比色管)中，各加入1cm3盐酸羟胺溶液2、2cm3 0.15%邻二氮菲（Phen）、5cm3NaAc，用水稀释至刻度，摇匀。放置10min后，用1cm比色皿、以试剂空白(即0.0cm3铁标液)为参比溶液，在440560nm之间，每隔10nm测一次吸光度，在最大吸收峰附近，每隔5nm测定一次吸光度。在坐标纸上，以波长为横坐标
9、，吸光度A为纵坐标，绘制A与入关系的吸收曲线。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max。,(2)显色剂用量的选择 取7个50cm3容量瓶(或比色管)，各加入1cm3铁标准溶液(A)，1cm3盐酸羟胺，摇匀。再分别加入0.10，0.30，0.50，0.80，1.0，2.0，4.0cm30.15%的邻二氮菲（Phen）和5cm3NaAc溶液，以水稀释至刻度，摇匀。放置10min。用1cm比色皿，以蒸馏水为参比溶液，在选择的波长下测定各溶液的吸光度。以所取Phen溶液体积V为横坐标，吸光度A为纵坐标，绘制A与V关系的显色剂用量影响曲线。得出测定铁时显色剂的最适宜用量。,(3)显
10、色时间 在一个50cm3容量瓶(或比色管)中，加入1cm3铁标准溶液（A），1cm3盐酸羟胺溶液，摇匀。再加入2cm30.15%Phen，5cm3NaAc，以水稀释至刻度，摇匀。立刻用1cm比色皿，以蒸馏水为参比溶液，在选择的波长下测量吸光度。然后依次测量放置5，10，30，60，120，min后的吸光度。以时间t为横坐标，吸光度A为纵坐标，绘制A与t的显色时间影响曲线。得出铁与邻二氮菲显色反应完全所需要的适宜时间。,2铁含量的测定 (1)标准曲线的制作 用移液管吸取100gcm-3铁标液（A）10cm3于100cm3容量瓶中，加入2cm3HCl，用水稀释至刻度，摇匀。此液为每cm3含Fe3+
11、20g。,在6个50cm3容量瓶(或比色管)中，用吸量管分别加入0.0，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0cm310gcm-3铁标准溶液，分别加入1cm3盐酸羟胺，2cm3 0.15%Phen，5cm3NaAc溶液，每加入一种试剂后都要摇匀。然后，用水稀释至刻度，摇匀后放置10min。用1cm比色皿，以试剂为空白(即0.0cm3铁标液)，在所选择的波长下，测量各溶液的吸光度。以含铁量为横坐标，吸光度A为纵坐标，绘制标准曲线。,由绘制的标准曲线，重新查出相应铁浓度的吸光度，计算Fe2+Phen配合物的摩尔吸光系数。(2)试样中铁含量的测定 准确吸取5cm3未知试液于50cm3容量瓶(或比色管
12、)中，按标准曲线的制作步骤，加入各种试剂，测量吸光度。从标准曲线上查出和计算试液中铁的含量(gcm-3)。,3配位化合物组成的测定摩尔比法 吸光光度法也是测定配合物组成的常用方法，有摩尔比法、等摩尔连续变化法、平衡移动法和斜率比法等。本实验学习用摩尔比法测定FePhen配合物的组成。配制一系列的溶液，使Fe2+的浓度固定，而cPhen的浓度改变(或两者相反)，在选定的波长下，测定系列溶液的吸光度A，然后以A对cPhen作图。对于像Fe2+及Phen在选定波长下各自均无吸收的体系，图形如图84所示。两条直线段的延长线交点，所对应的cPhen即为其配位比。,取8个50cm3容量瓶，分别加入1.00
13、cm31.0010-3moldm-3的铁标准溶液(B)3及1cm3盐酸羟胺，依次加入1.0010-3moldm-3的Phen溶液1.00，1.50，2.00，2.50，3.00，3.50，4.00，4.50cm3，再各加入5cm3NaAc溶液，用水稀释至刻度，摇匀。以蒸馏水为参比溶液，按照上述的方法测定各溶液的吸光度，以吸光度A对cPhen作图，根据曲线上前后两直线段延长线的交点位置，确定Fe2+Phen配合物的配合比。,实验指导,1铁标准溶液（A）100gcm-3 准确称取0.8634gA.R级NH4Fe(SO4)212H2O于200 cm3烧杯中，加入20 cm36moldm-3HCl和少
14、量水，溶解后转移至1dm3容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。2盐酸羟胺 10水溶液，用时配制。3铁标准溶液（B）1.0010-3moldm-3 准确称取0.4822g基准NH4Fe(SO4)212H2O于烧杯中，按上法配制成1dm3。4邻二氮菲1.0010-3moldm-3 准确称取0.1982g邻二氮菲于烧杯中，加水溶解，转移到1dm3容量瓶中，稀释至刻度、摇匀。,思考题,1本实验量取各种试剂时应分别采用何种量器量取较为合适?为什么?2试对所做条件试验进行讨论并选择适宜的测量条件。3怎样用吸光光度法测定水样中的全铁(总铁)和亚铁的含量?试拟出一简单步骤。4制作标准曲线和进行其他条件试验时，加入试剂的顺序能否任意改变?为什么?,
