吸光光度法测走水中微量铁含量

1）实训目标

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，正确选择测定波长。

②掌握邻二氮菲分光光度法测定铁的原理和方法。

2）知识准备

根据朗伯-比尔定律A＝εbc，当入射光波长及吸光程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。只要绘制出以吸光度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，并得到相应的分析结果。

用分光光度法测定试样中微量铁，可选用显色剂邻二氮菲（又称邻菲罗啉）。邻二氮菲分光光度法是测定微量铁的通用方法，在p H值为2～9的溶液中，邻二氮菲和二价离子结合生成红色配合物，即

此配合物的lg K稳＝21．3，摩尔吸光系数ε510＝1．1×104L／（mol·cm），而Fe3＋能与邻二氮菲生成3∶1配合物，呈淡蓝色，lg K稳＝14．1。因此，在加入显色剂之前应用盐酸羟胺（NH2OH·HCl）将Fe3＋还原为Fe2＋，其反应式为

测定时酸度高，反应进行较慢；酸度太低，则离子易水解。本实验采用HAc-Na Ac缓冲溶液控制溶液p H≈5．0，使显色反应进行完全。

为判断待测溶液中铁元素含量，需首先绘制标准曲线，根据标准曲线中不同浓度铁离子引起的吸光度的变化，对应实测样品引起的吸光度，计算样品中铁离子浓度。

本方法的选择性很高，相当于含铁量40倍的Sn2＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋、Zn2＋、SO2-3；20倍的Cr3＋、Mn2＋、VO-3、PO3-4；5倍的Co2＋、Ni2＋、Cu2＋等离子不干扰测定。但Bi3＋、Cd2＋、Hg2＋、Zn2＋、Ag＋等离子与邻二氮菲作用生成沉淀干扰测定。

3）试剂仪器准备

①仪器：UV-1800型分光光度计或其他酸度计，容量瓶（50m L、100m L、500m L、1000m L），吸量管（2m L、5m L、10m L），比色皿，吸耳球。

②试剂：硫酸铁铵（AR），盐酸，盐酸羟胺（AR），醋酸钠（AR），醋酸（AR），邻二氮菲（AR）。

4）操作步骤

（1）准备工作

①清洗容量瓶，移液管及需用的玻璃器皿。

②开机调试至工作状态。

③检查仪器波长的正确性和吸收池的配套性。

（2）标准溶液的配制

①100μg／m L铁标准溶液配制。准确称取0．8634g铁盐NH4Fe（SO4）2·12H2O（AR）置于烧杯中，加入20m L6mol／LHCl溶液和少量水，溶解后，定量转移到1000m L容量瓶中，加水稀释到容量瓶刻度，充分摇匀得100μg／m L储备液。

②10μg／m L铁标准溶液配制。用移液管吸取上述100μg／m L铁标准溶液10．00m L，置于100m L容量瓶中，加入2m L6mol／LHCl溶液，用水稀释至刻度，充分摇匀。

③盐酸羟胺溶液（10％）：新鲜配制。

④邻二氮菲溶液（0．15％）：新鲜配制。

⑤HAc-Na Ac缓冲溶液（p H≈5．0）：称取136g醋酸钠，加水使之溶解，在其中加入120m L冰醋酸，加水稀释至500m L。

⑥HCl溶液（1＋1）。

（3）邻二氮菲-Fe2＋吸收曲线绘制

用吸量管吸取铁标准溶液（10μg／m L）6．0m L，放入50m L容量瓶中，加入1m L10％盐酸羟胺溶液，2m L0．15％邻二氮菲溶液和5m LHAc-Na Ac缓冲溶液，加水稀释至刻度，充分摇匀。放置10min，选用1cm比色皿，以实际空白（即在0．0m L铁标准溶液中加入相同试剂）为参比溶液，选择400～560nm，每隔5nm测定一次吸光度。以所得吸光度A为纵坐标，以相应波长λ为横坐标，在坐标纸上绘制A与λ的吸收曲线。从吸收曲线上选取测定Fe的适宜波长，一般选用最大吸收波长λmax为测定波长。

（4）标准曲线（工作曲线）的绘制

用吸量管分别移取铁标准溶液（10μg／m L）0．0、1．0、2．0、4．0、6．0、8．0、10．0m L分别放入7个50m L容量瓶中，分别依次加入1m L10％盐酸羟胺溶液。稍摇动：加入2m L0．15％邻二氮菲溶液及5m LHAc-Na Ac缓冲溶液，加水稀释至刻度，充分摇匀。放置10min，用1cm比色皿，以试剂空白（即在0．0m L铁标准溶液中加入相同试剂）为参比溶液，选择λmax为测定波长，测量各溶液的吸光度。在坐标纸上（也可利用计算机软件绘图），以含铁量为横坐标，吸光度A为纵坐标，绘制标准曲线。

（5）试样中铁含量的测定

从实验教师处领取含铁未知液1份，放入50m L容量瓶中，按以上方法显色，并测其吸光度。此操作应与系列标准溶液显色、测定同时进行。

依据试液的A值，从标准曲线上即可查得其浓度，最后计算试液中含铁量（以μg／m L表示），并选择相应的回归分析软件，将所得的各次测定结果绘入计算机，得出相应的分析结果。

（6）结束工作

测量完毕，关闭电源插头，取出吸收池，清洗晾干后入盆保存。清理工作台，罩上仪器防尘罩，填写仪器使用记录。清洗容量瓶和其他所用的玻璃仪器并放回原处。

（7）数据处理

①邻二氮菲-Fe2＋吸收曲线的绘制。见表6．3。

表6．3 不同波长吸收

作吸收曲线图，确定最大吸收波长λmax＝__________nm。

②标准曲线的制作和铁含量的测定

a．数据记录（0号为参比溶液），见表6．4。

表6．4 数据记录

b．作标准曲线图。

c．从坐标曲线上查得曲线方程为__________。

d．计算未知溶液中c（Fe2＋）＝__________μg／m L。

5）注意事项

①测定过程中，不要将参比溶液拿出样品室，应将其随时推入光路以检查吸光度零点是否变化。如果不为“0．000”，将选择开关置于“T”挡，用100％调整T，再选择“A”挡。这时如果不为“0．000”，再继续调解直至“0．000”。

②使用前若发现变色硅胶管已变色，应及时更换硅胶。

③比色皿盛取溶液时只需装至3／4即可，不要过满，避免在测定时拉动过程中溅出，使仪器受湿，被腐蚀。

④每台仪器所配套的比色皿不能与其他的仪器上的比色皿单个调换。

⑤仪器应小心操作，不要用力过猛，以免损坏机件。若发现仪器工作异常，应及时报告指导老师，不得自行处理。

6）问题探究

①用本方法测出的铁的含量是否为试样中Fe2＋含量？

②用邻二氮菲法测定铁时，为什么在测定前需要加入酸羟胺？

③参比溶液的作用是什么？在本实验中可否用蒸馏水作参比？

④吸收曲线和标准曲线有何区别？它们在实际应用中有何意义？