分光光度法测定微量铁

邻二氮菲分光光度法测定微量铁
一、实验目的
⒈学习确定实验条件的方法，掌握邻二氮菲分光光度法测定微量铁的方法原理；
⒉掌握721型分光光度计的使用方法，并了解此仪器的主要构造。

二、实验原理
⒈确定适宜的条件的原因：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。

⒉如何确定适宜的条件：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。

⒊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=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，即工业盐酸中铁的含量。

⒋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。

⒌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
量条件，并用于工业盐酸中铁的测定。

⒍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=2～9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+）。

= 21.3，摩尔吸光系数ε510 = 1.1×104 L·mol-1·cm-1，而Fe3+能与邻此配合物的lgK
稳
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(NH2OH·HCl)将Fe3+还原为Fe2+，其反应式如下：
2 Fe3+ + 2 NH2OH·HCl → 2Fe2+ + N2 + H2O + 4H+ + 2Cl-
测定时控制溶液的酸度为pH≈5较为适宜，用邻二氮菲可测定试样中铁的总量。

三、仪器试剂
⒈仪器：721型分光光度计；1cm吸收池；10mL 吸量管；50mL 比色管(7个)。

⒉试剂：1.0×10-3 mol·L-1铁标准溶液；100μg·mL-1铁标准溶液；0.15%
邻二氮菲水溶液；10%盐酸羟胺溶液（新配）；1mol·L-1乙酸钠溶液；1 mol·L-1 NaOH溶液；6 mol·L-1 HCl（工业盐酸试样）。

四、实验步骤
（一）准备工作
打开仪器电源开关，预热，调解仪器。

（二）测量工作（以通过空白溶液的透射光强度为I0，通过待测液的透射光
强度为I,由仪器给出透射比T,再由T值算出吸光度A值）
⒈吸收曲线的绘制和测量波长的选择
用吸量管吸取2.00 mL 1.0×10-3mo l〃L-1铁标准溶液，注入50mL比色管中，
加入1.00mL 10%盐酸羟胺溶液，摇匀，加入2.00 mL 0.15%邻二氮菲溶液，5.0 mL NaAc溶液，以水稀释至刻度。

在光度计上用1 cm比色皿，采用试剂溶液为参比溶液，在440～560 nm间，每隔10 nm测量一次吸光度（在最大吸收波长处，每隔2nm），以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制吸收曲线，选择测量的适宜波长。

⒉显色剂条件的选择（显色剂用量）
在6支比色管中，各加入2.00mL 1.0×10-3mo l〃L-1铁标准溶液和1.00mL 10%
盐酸羟胺溶液，摇匀。

分别加入0.10，0.50，1.00，2.00 ，3.00及4.00mL 0.15% 邻二氮菲溶液，5.0 mL NaAc溶液，以水稀释至刻度，摇匀。

在光度计上用1cm 比色皿，采用试剂溶液为参比溶液，测吸光度。

以邻二氮菲体积为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制吸光度-试剂用量曲线，从而确定最佳显色剂用量。

⒊工业盐酸中铁含量的测定
⑴标准曲线的制作
在6支50m L比色管中，分别加入0.00、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00mL 100 μg/mL铁标准溶液，再加入1.00mL 10%盐酸羟胺溶液，2.00mL 0.15%邻二氮菲
溶液和5.0 mL NaAc溶液，以水稀释至刻度，摇匀。

在512nm处，用1cm比色
皿，以试剂空白为参比，测吸光度A。

⑵试样测定
准确吸取适量工业盐酸三份，按标准曲线的操作步骤，测定其吸光度。

五、实验数据记录与处理
⒈标准曲线的制作
波长
440450460470480490492494496（nm）
T (%)58.0 54.8 50.8 46.0 44.9 43.2 42.8 42.0 42.0
吸光度
0.2366 0.2600 0.2900 0.3372 0.3478 0.3645 0.3686 0.3768 0.3768
A
波长
498.0500.0502.0504.0506.0508.0510.0512.0514.0（nm）
T (%)41.8 41.6 41.0 40.0 41.1 40.0 39.8 39.2 39.5
吸光度
0.3788 0.3809 0.3872 0.3979 0.3862 0.3872 0.4001 0.4067 0.4034
A
波长
516.0518.0520.0530.0540.0550.0560.0
（nm）
T (%)39.8 40.0 40.9 48.0 57.2 73.1 83.1
吸光度
0.4001 0.3979 0.3882 0.3188 0.2426 0.1361 0.0804
A
根据上面数据，作得标准曲线图如下：
由作图可知，最大吸收波长为512nm。

⒉显色剂用量的测定
邻二氮菲用量曲线：（λ=512 nm）
邻二氮菲的体积
0.10 0.50 1.00 2.00 3.00 4.00
（mL）
透射比T(%)85.1 51.1 36.4 35.9 36.1 36.8 吸光度A0.0701 0.2916 0.4389 0.445 0.4425 0.4342 据上面数据，作得标准曲线图如下：
由图可知，显色剂最佳用量为2.00 mL 0.15%邻二氮菲溶液。

⒊工业盐酸中铁含量的测定
⑴标准曲线的制作
铁标液体积
00.2 0.4 0.6 0.8 1.0
（mL）
00.4 0.8 1.2 1.6 2.0
铁浓度
（μg/mL）
透射比T(%)100 85.0 66.3 57.8 41.1 38.1 吸光度A0 0.0706 0.1785 0.2381 0.3862 0.4191
据上面数据，作得标准曲线图如下：
标准曲线方程为y=0.2216*x-0.0061
R2=0.98
⑵试样测定(工业盐酸铁含量的测定)
未知样标号 1 2
吸入盐酸的量（mL) 1.0 1.5
透射比T(%)82.2 75.1
吸光度A0.0851 0.1244
稀释后盐酸中铁的
0.4116 0.5889
含量（μg/mL）
把y =0.0851，0.1244代入标准曲线方程y=0.2216*x-0.0061中，
得到x=0.4116，0.5889，即稀释后工业盐酸中铁的含量为0.4116μg/mL，0.5889μg/mL。

由1.0* C x2/50 = 0.4116，得C x1=20.58（μg/mL）
由1.5 C x3/50 = 0.5889，得C x2=19.63（μg/mL）
则C x=（C x1+ C x2）/2= (20.58+19.63)/2 = 20.11（μg/mL）
RSD=3.34%
所以工业盐酸中铁的含量为20.11μg/mL。

小结：通过实验数据可知，最适宜波长为λ=512nm；邻二氮菲(0.15%)的适
宜用量为2mL；最终由标准曲线得工业盐酸中铁的含量为：20.11μg/mL。

六、实验注意事项
⒈不能颠倒各种试剂的加入顺序。

⒉读数据时要注意A和T所对应的数据。

透射比与吸光度的关系为:A=log(I0/I)= log(1/T)；测定条件指：测定波长和参比溶液的选择。

⒊最佳波长选择好后不要再改变。

⒋每次测定前要注意调满刻度。

七、思考题
⒈邻二氮菲分光光度法测定微量铁时为何要加入盐酸羟胺溶液？
答：工业盐酸中含有Fe2+和Fe3+，其中Fe2+与邻二氮菲(phen)能生成稳定的
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ε510=1.1×104
L·mol-1·cm-1，而Fe3+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(NH2OH·HCl)将Fe3+还原为Fe2+，然后，进
行铁的总量的测定。

2参比溶液的作用是什么？在本实验中可否用蒸馏水作参比？
答：参比溶液的作用是扣除背景干扰，不能用蒸馏水作参比，因为蒸馏水成分与试液成分相差太远，只有参比和试液成分尽可能相近，测量的误差才会越小。

3邻二氮菲与铁的显色反应，其主要条件有哪些？
答：邻二氮菲与铁的显色反应，其主要条件有：酸度一般(PH=5~6)、温度、邻二氮菲的用量，显色时间等。

八、实验总结
通过本实验，学习了确定实验条件的方法，再次熟悉了可见分光光度法的测量原理和实验操作步骤,掌握了邻二氮菲分光光度法测定微量铁的方法原理以及掌握721型分光光度计的使用方法。

邻二氮菲分光光度法测定微量
铁
班级：有机化工生产技术专业
姓名：李本胜
考号：1002030201。