邻二氮菲分光光度法测定铁
发布时间：2017-09-01
1、实验目的
(1)掌握研究显色反应的一般方法。
(2)测定未知试样中的铁含量。
2、实验原理
用分光光度法测定无机离子时，通常需用显色剂生成有色络合物，然后进行分光光度测定。在这过程中，必须考虑下列因素。
(1)显色剂和有色络合物的吸收光谱能否满足分光光度测定的要求?一般二者的吸收光谱λmax应相距60nm以上。
(2)为使显色反应进行完全，必须确定合适的显色剂用量。不同的显色反应，有色络合物达到稳定的时间和维持稳定的时间各不相同。因此，需研究显色剂用量、显色时间、有色络合物稳定时间的影响。
(3)研究溶液的pH值对显色反应的影响。显色剂一般为有机弱酸，溶液酸度大小影响显色剂的离解和金属离子的状态，进而影响有色络合物的生成和稳定性，显色反应一般在室温下就能进行完全，但有时则需加热，这时就需要研究温度的影响。
(4)溶液中存在多种金属离子时，需要研究干扰离子的影响和消除方法。
用于铁的显色剂很多，其中邻二氮菲是测定微量铁的一种较好的显色剂。邻二氮菲又称邻菲罗啉，它是测定Fe2+的一种高灵敏和高选择性试剂，与Fe2+生成稳定的橙色络合物，络合物的摩尔吸收系数为1.1×104L／(mol・cm)，pH值为2～9，颜色深度与酸度无关。在还原剂存在下，颜色可保持几个月不变。F3+与邻二氮菲生成淡蓝色络合物，在进行分光光度测定之前，需用盐酸羟胺将Fe3+还原成Fe2+。方法的选择性很好，应用很广。
3、仪器和试剂
仪器：岛津UV-2100紫外-可见分光光度计；
pH计；
容量瓶：25mL 10个；
移液管：lmL 2支，其中一支用于移取铁标准溶液，另一支用于移取盐酸羟胺溶液；
移液管：2mL 1支，用于移取邻二氮菲溶液；
移液管：5mL 1支，用于移取醋酸钠溶液；
碱式滴定管(25mL)1支，用于氢氧化钠溶液。
试剂：铁标准溶液(100.Oμg／mL)：准确称取0.8634g NH4Fe(SO4)2・12H2O，置于烧杯中，加入20mL HCI(1∶1)和少量水，溶解后转移至1L容量瓶中用水稀至刻度，摇匀。
盐酸羟胺溶液10％(两周内有效)。
邻二氮菲溶液0.15％：先用少量乙醇溶解，再用水稀释至所需浓摩(避光保存，两周内有效)。
醋酸钠溶液1.0 mol／L。
氢氧化钠溶液0.1 mol／L。
未知浓度的铁溶液。
4、实验内容与步骤
(1)绘制吸收曲线
取2个25mL容量瓶，其中一个加入0.3mL铁标准溶液，然后在2个容量瓶中各加入0.5mL盐酸羟胺溶液，摇匀，放置约2min。各加入1.OmL邻二氮菲溶液和2.5mL醋酸钠溶液，用水稀释至刻度，摇匀。用水作参比溶液，分别绘制上述两种溶液的吸收曲线。再用不含铁的试剂溶液作参比溶液，绘制有色络合物的吸收光谱。比较上述3种吸收光谱，选取合适的测定波长。
(2)稳定性试验
在25mL容量瓶中，用上述方法配制含铁有机络合物溶液和试剂溶液，迅速摇匀，放置约2min，用1cm吸收池，以不含铁的试剂溶液作参比溶液，在选定的λmax下测定吸光度，记下吸光度和时间。间隔2，5，10，30，60，120min测定一次，记下相应的吸光度数值。
(3)显色剂用量试验
在8个25mL容量瓶中，加入O.30mL铁标准溶液，O.5mL盐酸羟胺溶液，然后分别加入邻二氮菲溶液0，O.1，0.3，0.5，0.7，1.0，1.5和2.OmL。最后在各瓶中加入2.5mL醋酸钠溶液，用水稀释至刻度，摇匀。用1cm吸收池，以不含显色剂的溶液作参比溶液，在选定的λmax下测定吸光度，记下各吸光度值。
(4)pH值的影响
在7个25mL容量瓶中，加入0.3mL铁标准溶液，0.5mL盐酸羟胺溶液，1.OmL邻二氮菲溶液，然后用滴定管依次加入0，2.5，5.0，7.5，10.O，12.5，15.OmL氢氧化钠溶液，用水稀释至刻度，摇匀。用pH计测定以上溶液的pH值，记下其数值。再用1cm吸收池，以水作参比溶液，在选定的波长下测定吸光度，记下吸光度值。
(5)测定不同浓度铁的吸光度
在6个容量瓶中，分别加入O.5mL盐酸羟胺溶液，1.OmL邻二氮菲溶液，2.5mL醋酸钠溶液，然后依次加入铁标准溶液O，O.2，O.4，O.6，O.8，1.OmL，用水稀释至刻度，摇匀。用1cm吸收池，以不含铁的试剂溶液作参比溶液，在选定波长下测定各瓶的吸光度，记下各吸光度值。
(6)未知试样溶液的测定
在3个25mL容量瓶中，分别加入2.5mL未知浓度的含铁溶液，按实验内容5的方法配制溶液，测定吸光度，记下其数值。
5、注意事项
(1)为使盐酸羟胺将Fe3+→Fe2+的反应进行完全，放置时间应不小于2min。
(2)在考察同一因素对显色反应的影响时，应保持仪器的测定条件(例如光谱带通、扫描速度等)不变。
6、数据处理
(1)从实验内容1的吸收曲线中，选取测定有色络合物的λmax。
(2)绘制有色络合物的显色剂用量曲线、稳定曲线和pH值影响的曲线，并讨论。
(3)绘制铁的工作曲线，计算回归方程并做相关性检验。
(4)计算未知样的原始浓度及置信范围。
(5)计算铁一邻二氮菲络合物的表观摩尔吸收系数。
参考资料：现代仪器分析实验与技术
