6 铁的比色测定

铁的比色测定

一．实验目的

1. 学会吸收曲线及标准曲线的绘制，了解分光光度法的基本原理；

2. 掌握用邻二氮菲分光光度法测定微量铁的方法原理；

3. 学会722型分光光度计的正确使用，了解其工作原理；

4. 学会数据处理的基本方法；

5. 掌握比色皿的正确使用。

二．实验原理

根据朗伯—比耳定律：A = εbc ，当入射光波长λ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，即未知样的含量。同时，还可应用相关的回归分析软件，将数据输入计算机，得到相应的分析结果。 用分光光度法测定试样中的微量铁，可选用的显色剂有邻二氮菲(又称邻菲啰啉)及其衍生物、磺基水杨酸、硫氰酸盐等。而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。

在pH=2～9的溶液中，Fe 2+与邻二氮菲(phen)生成稳定的桔红色配合物Fe(phen)32+，

此配合物的lg K 稳 = 21.3，

摩尔吸光系数ε510 = 1.1×104 L·mol –1·cm –1，而Fe 3+能与邻二氮菲生成3∶1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(NH 2OH·HCl)将Fe 3+还原为Fe 2+，其反应式如下：

2Fe 3+ + 2NH 2OH·HCl → 2Fe 2+ + N 2 + H 2O + 4H + + 2Cl –

测定时控制溶液的酸度为pH≈5较为适宜。 三．仪器与试剂

仪器：722型分光光度计、容量瓶(100 mL ，50 mL)、吸量管

试剂：硫酸铁铵NH 4Fe(SO 4)2·12H 2O(s)(A.R.)、硫酸(3 mol·L –1)、盐酸羟胺(10%)、NaAc(1

mol·L –1)、邻二氮菲(0.15%)。

四．实验步骤

1. 吸收曲线的制作

用吸量管移取1.000 × 10–3 mol·L –1铁的标准溶液10.00 mL 于50 mL 容量瓶中，用吸量管依次加入10%的盐酸羟胺溶液1 mL ，摇匀，加0.15%邻二氮菲溶液2 mL ，1 mol·L –1 NaAc

2+N N 3Fe 2++

溶液5 mL，以水稀释至刻度，摇匀。在分光光度计上用l cm 比色皿，以试剂空白为参比溶液，在440~560 nm 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λmax。

2. 显色剂浓度的影响

取7只50 mL容量瓶，用吸量管依次加入1.000 × 10–3 mol·L–1的铁标准溶液2.00 mL和10%盐酸羟胺溶液1 mL，摇匀，分别加入0.15%的邻二氮菲溶液0.10 mL，0.30 mL，0.50 mL，0.80 mL，1.00 mL，2.00 mL，4.00 mL，然后加入1 mol·L–1 NaAc溶液5 mL，以水稀释至刻度，摇匀。在分光光度计上，用l cm 比色皿，在最大吸收波长下，以试剂空白为参比溶液，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)。

3. 有色溶液的稳定性

在50 mL容量瓶中，用吸量管依次加入1.000 × 10–3 mol·L–1铁的标准溶液2.00 mL，10% 的盐酸羟胺溶液1 mL，0.15%的邻二氮菲溶液2 mL，l mol·L–1的NaAc溶液5 mL，以水稀释至刻度，摇匀。立即在所用波长下，用l cm 比色皿，以相应的试剂空白为参比，测定吸光度，然后放置5 min，l0 min，30 min，1 h，2 h，3 h，测定其吸光度，以时间为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制吸光度－时间曲线，找出络合物稳定的时间范围。

4. 溶液酸度的影响

在9只50 mL容量瓶中，用吸量管依次加入1.000 × 10–3 mol·L–1的铁标准溶液2.00 mL，10%的盐酸羟胺溶液1 mL，0.15%的邻二氮菲溶液2 mL，再分别加入l mol·L–1的NaOH 溶液0.00 mL，0.20 mL，0.50 mL，0.80 mL，1.00 mL，1.50 mL，2.00 mL，2.50 mL，3.00 mL，以水稀释至刻度, 摇匀。用精密pH 试纸或pH 计测定各溶液的pH值。在所用波长下，用l cm 比色皿，以各自相应的试剂空白为参比，测定九个溶液的吸光度，以pH 值为横座标，吸光度为纵座标，绘制吸光度－pH曲线，找出测定的适宜pH范围。

5. 工作曲线的绘制

在6只50 mL容量瓶中，用吸量管分别依次加入1.000 × 10–3 mol·L–1的铁标准溶液0.00 mL，2.0 mL，4.0 mL，6.0 mL，8.0 mL，10.0 mL，再分别加入10%的盐酸羟胺溶液1 mL，0.15%的邻二氮菲溶液2 mL，1 mol·L–1 NaAc溶液5 mL，以水稀释至刻度，摇匀。在所用波长下，用l cm比色皿，以试剂空白为参比，测定各溶液吸光度，绘制工作曲线，并计算摩尔吸光系数。

6. 络合物组成的测定（摩尔比法）

取9只50 mL 容量瓶，用吸量管依次加入1.000 × 10–3 mol·L–1的铁标准溶液1.00 mL，10%盐酸羟胺溶液1 mL，依次加入1.000 × 10–3 mol·L–1的邻二氮菲溶液1.00 mL，1.50 mL，2.00 mL，2.50 mL，3.00 mL，3.50 mL，4.00 mL，4.50 mL，5.00 mL，然后各加入1 mol·L–1 NaAc 溶液5 mL，用水稀释至刻度，摇匀。在所用波长下用l cm比色皿，以各自试剂空白