邻二氮杂菲分光光度法测定铁的含量

邻二氮杂菲分光光度法测定铁的含量
（四川农业大学生命科学与理学院四川雅安625014王雨20096824）摘要探讨邻二氮杂菲分光光度法测定未知液及茶叶灰中的铁含量的方法。

在pH2~9范围中，邻二氮杂菲与二价铁离子形成橘红色的配合物。

本实验探讨了该配合物的最大吸收峰、稳定性、显色剂浓度的影响、酸度的影响。

然后在得到的最佳条件下测定了给定未知液和茶叶灰中铁的含量，分别为3.75 mg·L-1、6.5×10-3%，其回收率为96.70%，结果可靠。

关键词邻二氮杂菲分光光光度法铁
1引言
铁是人体内必需的微量元素，它能改善人体的血液循环，防止人体贫血，并参与机体的血红蛋白、肌体蛋白、血红素酶类辅助因子的构成。

目前，铁含量的测定方法有很多种。

对铁含量大于5%的测定方法中，国家标准的重铬酸钾滴定法，这种方法操作简便，结果准确，但是HgCl2剧毒，造成严重的环境污染，近年来推广采用不用汞盐的测铁方法，例如：SnCl2-TiCl3联合还原铁[1]，还有EDTA滴定法、高锰酸钾滴定法、铈量法和碘量法等。

国内外用于微量铁含量测定的方法主要有可见分光光度法，原子吸收光谱法[2]、X射线荧光光谱仪熔融法[3]、沙枣皮色素荧光光度法[4]等。

可见分光光度法以其设备简单、操作快捷、灵敏度高、结果直观的优点，深受欢迎。

而在可见分光光度法中，测定微量铁的显色剂邻菲螺啉、磺基水杨酸、硫氰酸盐、邻二氮杂菲等[5]。

本实验用邻二氮杂菲分光光度法测定铁含量。

在pH2~9的范围内，Fe2+与邻二氮杂菲反应生成稳定的橘红色配合物[Fe(phen)3]2+，其lgK稳=21.3(20℃)，反应式如下：
N N +Fe2+
N
N
N
N N
N
Fe
2+
该配合物的最大吸收峰在510 nm处，摩尔吸收系数κ510=1.1×104 L·mol-1·cm-1。

Fe3+与邻二氮杂菲也能生成3:1的淡蓝色配合物，其lgK
稳
=14.1。

因此，在显色之前应预先用盐酸羟胺（NH2OH·HCl）将Fe3+还原成Fe2+，其反应式如下：
2Fe3+ + 2NH2OH·HCl + HCl → 2Fe2+ + N2↑+ 2H2O + 4H+ +2Cl-
测定时，控制溶液酸度在pH5左右较为适宜。

酸度高，反应进行较慢；酸度低，则Fe2+水解，影响颜色。

2实验部分
2.1试剂与仪器
200 μg·mL-1的铁标准贮备溶液：准确称取1.728 g分析纯NH4Fe(SO4)2·12H2O，置于一烧杯中，以30 mL 2 mol·L-1HCl溶液溶解后转入1000 mL容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀。

20 μg·mL-1的铁标准溶液：由200 μg·mL-1的铁标准贮备溶液用水准确稀释10倍而成。

100 g·L-1盐酸羟胺溶液（因其不稳定，需临用时配制）、1 g·L-1邻二氮杂菲溶液（先用少许乙醇溶解，再用蒸馏水稀释，用时新配制）、1 mol·L-1NaAc溶液、2 mol·L-1HCl溶液、0.4 mol·L-1NaOH溶液
722型分光光度计、精密pH试纸、25 mL容量瓶8只、100 mL容量瓶1只、50 mL 碱式滴定管1支、吸量管（1 mL1支、2 mL1支、5 mL4支）
2.2茶叶灰中铁溶液的配制
将0.4 g茶叶灰溶于2 mg·L-1HCl溶液中，然后加热20 min，过滤，将滤液定容至100 mL。

2.3实验方法
2.3.1标准曲线的绘制取25 mL容量瓶6只，编号。

分别吸取20 μg·mL-1铁标准溶液1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL和5.0 mL于5只容量瓶中，另一只容量瓶中不加标准溶液（配制空白溶液，作参比）。

然后各加0.5 mL100 g·L-1盐酸羟胺溶液，摇匀，经2 min后，再各加2.5 mL1 mol·L-1NaAc溶液及1.5 mL1 g·L-1邻二氮杂菲溶液，以水稀释至刻度线，摇匀。

放置10 min，在分光光度计上，用1 cm比色皿，在510 nm处，测定各溶液的吸光度。

以铁含量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。

2.3.2未知液及茶叶灰中铁含量的测定吸取5 mL未知液（茶叶灰铁溶液）代替标准溶液，其他步骤均同上，测定吸光度。

由未知液（茶叶灰铁溶液）的吸光度在标准曲线上查出未知液（茶叶灰铁溶液）的铁含量。

2.3.3结果计算[6]未知液（茶叶灰）中铁含量按下式计算：
铁含量（mg·L-1）=c(Fe2+)×25.00/5.00
3结果与讨论
3.1最适波长的选择
准确吸取20 μg·mL-1铁标准溶液2.5 mL于25 mL容量瓶中，加入100 mol·L-1盐酸羟
胺溶液0.5 mL ，摇匀，加入1 mol·L -1NaOAc 溶液2.5 mL 和1 g·L -1邻二氮杂菲溶液1.5 mL 。

以水稀释至刻度，摇匀。

放置10 min ，在722型分光光度计上，用2 cm 比色皿，以水为参比溶液，波长从570 nm 到430 nm 为止，每隔10 nm 测定一次吸光度。

如图1所示，其最大吸收波长为510 nm ，故该实验选择测定波长为510 nm 。

420
440
460
480
500
520
540
560
580
0.00
0.050.100.150.200.250.300.350.40
0.45A
λ (nm)
图1 [Fe(phen)3]2+的吸收光谱
3.2 稳定性试验
用上面溶液继续进行测定，其方法是在最大吸收波长510 nm 处，每隔一定时间测定其吸光度，及再加入显色剂后立即测定一次吸光度，经30、60、90、120 min 后，再各测一次吸光度。

试验结果表明，10~62 min 吸光度基本不变，如图2。

20
40
60
80
100
0.0
0.10.20.3
0.4
0.5
A
t (min)
图2 有色配合物稳定时间与吸光度的关系
3.3 显色剂浓度试验
取25 mL 容量瓶7只，编号。

每只容量瓶中准确加入20 ug·mL -1铁标准溶液2.5 mL 以及0.5 mL100 g·L -1盐酸羟胺溶液，经2 min 后。

再加入2.5 mL1 mol·L -1NaOAc 溶液，然后分别加入0.15 mL 、0.30 mL 、0.50 mL 、0.80 mL 、1.00 mL 、1.50 mL 和2.00 mL ，用水稀释
至刻度，摇匀，在分光光度计上，用最大吸收波长510 nm 、1 cm 比色皿，以水为参比，测定上述溶液的吸光度。

结果表明0.50 mL 后显色趋于稳定，所以实验选择加1.50 mL 显色剂。

如图3所示。

0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
0.20
0.250.300.350.400.450.50A
V (mL)
图3 显色剂用量与吸光度的关系
1
2
3
4
5
0.24
0.260.280.300.320.340.36
0.380.400.420.44A
V (mL)
图4 NaOH 溶液的体积与吸光度的关系
3.4 溶液酸度对配合物的影响
准确吸取200 ug·mL -1的铁标准溶液5 mL 于100 mL 容量瓶中，加入5 mL2 mol·L -1HCl 溶液和10 mL100 g·L -1盐酸羟胺溶液，经2 min 后加入1 g·L -1邻二氮杂菲溶液30 mL ，以水稀释至刻度，摇匀，备用。

去25 mL 容量瓶7只，编号，用吸量管分别准确吸取上述溶液5 mL 于各容量瓶中。

在滴定管中装0.4 mol·L -1NaOH 溶液0.0 mL 、1.0 mL 、1.5 mL 、2.0 mL 、3.0 mL 、4.0 mL 、及5.0 mL ，以水稀释至刻度，摇匀，使各溶液pH 从≤2开始逐步增加至12以上。

放置10 min 在分光光度计上用最大吸收波长510 nm 、1 cm 比色皿，水为参比测定吸光度A 。

最后以V(NaOH)为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制A-V 曲线。

得出在pH 在一定范围内(pH 在2~9时)，酸度对吸光度的影响很小。

为便于空白实验的操作, 加2.5 ml 1 mol·L -1NaAc 溶液。

如图4。

3.5 标准曲线
通过对不同浓度标准溶液测定吸光度，再用origin 对所得数据进行拟合，得到标准曲线，如图5，其标准曲线方程为y=0.2058x+0.0168，R 2=0.9982，说明铁含量在0~4 μg/1mL 范围内符合朗伯-比尔定律线性关系良好。

c (μg·mL -1
)
1
2
3
4
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
A
图5 铁的标准曲线
3.6 样品分析 3.6.1 未知液中铁含量
测得未知液的吸光度为0.829，从标准曲线查得 5 mL 未知液中铁的含量为0.75 μg·mL -1，由公式计算得未知液中铁的含量为3.75 mg·L -1。

3.6.2 茶叶灰中铁含量
测定茶叶灰溶液的吸光度为0.070，同理，茶叶灰溶液中铁含量为1.30 mg·L -1。

所以茶叶灰中铁含量为6.5×10-3%。

3.7 回收试验
吸取5 mL 茶叶灰溶液和2.5mL20 μg·mL -1铁标准溶液于25mL 容量瓶中，定容，摇匀，测得其吸光度为0.468。

则其回收率为96.70%。

可见本实验回收率较好。

参考文献
[1]崔喜春，段树荣.三氯化钛—重铬酸钾容量法快速测定铁矿石中全铁量[J].科学之友，2010,12:28-29 [2]王 娟.微波消解——火焰原子吸收法测定污水中铁含量[J].河南化工，2010，27(7)：63-64 [3]苏红梅 赵 青.XRF 法测定铁矿石中全铁[J].金属材料与冶金工程，2010,38(3):57-59
[4]茹克亚·沙吾提, 阿不都卡德尔·阿不都克尤木.沙枣皮色素荧光光度法测定铁(l )[J].理化检验-化学分册，2010,46(12):1415-1417
[5]张锦柱. 工业分析[M ].重庆：重庆大学出版社, 2000: 41
[6]王仁国.无机及分析化学实验[M].北京：中国农业出版社,2007：177。