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邻二氮菲分光光度法测定邻二氮菲分光光度法测定微量铁微量铁本讲稿第一页，共二十二页2023/1/291Analytical chemistry实验目的实验目的学习确定实验条件的方法，掌握邻二氮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。菲分光光度法测定微量铁的方法原理。掌握掌握722722型可见分光光度计的使用方法，并了型可见分光光度计的使用方法，并了型可见分光光度计的使用方法，并了型可见分光光度计的使用方法，并了解此仪器的主要构造。解此仪器的主要构造。解此仪器的主要构造。解此仪器的主要构造。本讲稿第二页，共二十二页2023/1/292Analytical chemistry吸光光度法（吸光光度法（Absorption Photometry）：基于物）：基于物质对光的选择性而建立的分析方法。质对光的选择性而建立的分析方法。包括比色法、紫外可见分光光度法、红外分光包括比色法、紫外可见分光光度法、红外分光光度法。光度法。广泛用于无机物和有机物的定性和定量分析。广泛用于无机物和有机物的定性和定量分析。实验原理实验原理本讲稿第三页，共二十二页2023/1/293Analytical chemistry2 2、光谱分区、光谱分区能能 量量 小小200nm400nm750nm 大大波波 长长光谱区域光谱区域紫外光区紫外光区可见光区可见光区红外红外分析方法分析方法紫外分光光度法紫外分光光度法可见分光光度法可见分光光度法50um红外分光光度法红外分光光度法紫、蓝、青、绿、黄、橙、红紫、蓝、青、绿、黄、橙、红本讲稿第四页，共二十二页2023/1/294Analytical chemistry3 3、物质对光的吸收、物质对光的吸收1 1、物质对光选择性吸收的实质、物质对光选择性吸收的实质一束光通过某物质时该物质的分子、原子或离子与光子发生一束光通过某物质时该物质的分子、原子或离子与光子发生碰撞碰撞，光子的，光子的能量转移能量转移至分子、原子或离子上，使这些至分子、原子或离子上，使这些粒子发生粒子发生能级能级变化，由基态变化，由基态跃迁跃迁至较高能态，这个过程即至较高能态，这个过程即为为吸收。吸收。光是否被物质吸收，取决于光是否被物质吸收，取决于光子的能量光子的能量物质的结构物质的结构只有当能级差只有当能级差E E 与光子能量与光子能量h h 相当时物质吸收光。相当时物质吸收光。本讲稿第五页，共二十二页2023/1/295Analytical chemistry4 4、吸收曲线（吸收光谱）、吸收曲线（吸收光谱）吸收曲线：吸光度随波长变化的曲线。吸收曲线：吸光度随波长变化的曲线。吸收曲线的特点：吸收曲线的特点：不同的物质因其分析结构不同而具有不同的吸收曲不同的物质因其分析结构不同而具有不同的吸收曲线；线；同一物质，浓度不同，其吸收曲线的形状和同一物质，浓度不同，其吸收曲线的形状和max的位置不变，但在同一波长下吸光度随浓度的位置不变，但在同一波长下吸光度随浓度的增大而增大。的增大而增大。吸收曲线是吸光度法选择测量波长的依据。吸收曲线是吸光度法选择测量波长的依据。本讲稿第六页，共二十二页2023/1/296Analytical chemistry吸吸 收收 曲曲 线线 图图4005006000.1000.2000.3000.400本讲稿第七页，共二十二页2023/1/297Analytical chemistry5 5、朗伯、朗伯比耳定律比耳定律 布格布格(Bouguer)(Bouguer)和朗伯和朗伯(Lambert)(Lambert)先后于先后于17291729年和年和17601760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系。年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系。A Ab b 18521852年比耳年比耳(Beer)(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间也具有类似的关系。浓度之间也具有类似的关系。A A c c 二者的结合称为朗伯二者的结合称为朗伯比耳定律。比耳定律。本讲稿第八页，共二十二页2023/1/298Analytical chemistry朗伯朗伯比耳定律比耳定律 吸光度吸光度A：表征物质对光吸收程度的量。表征物质对光吸收程度的量。A=lgIi/It=-lgT=bcA-吸光度吸光度-摩尔吸光系数摩尔吸光系数C-被测物浓度被测物浓度Ii-入射光强入射光强 T-透过率透过率 b-液层厚度（光程长度）液层厚度（光程长度）It-透射光强透射光强本讲稿第九页，共二十二页2023/1/299Analytical chemistry标准（工作）曲线标准（工作）曲线 标标准准（工工作作）曲曲线线绘绘制制方方法法：在在、b固固定定的的情情况况下下，测测定定一一系系列列不不同同浓浓度度的的标标准准溶溶液液的的吸吸光光度度，作作Ac图图，在在相相同同条条件件下下测测定定样样品品溶溶液液的的吸吸光光度度，从从曲曲线线上上可可查查出出被被测样品的浓度。测样品的浓度。本讲稿第十页，共二十二页2023/1/2910Analytical chemistry工作曲线图工作曲线图浓度浓度（c c）吸吸光光度度本讲稿第十一页，共二十二页2023/1/2911Analytical chemistry可见分光光度计可见分光光度计 一、可见光分光光度法一、仪器结构框图一、仪器结构框图本讲稿第十二页，共二十二页2023/1/2912Analytical chemistry1 1、光源、光源基本要求：基本要求：在仪器工作的波长范围内，提供连续、有足够发在仪器工作的波长范围内，提供连续、有足够发射强度和良好稳定性的复合光，而且发射光的强射强度和良好稳定性的复合光，而且发射光的强度随波长的变化应尽可能小。度随波长的变化应尽可能小。常用光源：钨丝灯和卤钨灯，可使用的波长范围在常用光源：钨丝灯和卤钨灯，可使用的波长范围在360 2500nm。本讲稿第十三页，共二十二页2023/1/2913Analytical chemistry2 2、单色器、单色器单色器作用：单色器作用：从光源发出的复合光中分出所需要的从光源发出的复合光中分出所需要的单色光。单色光。单色器组成：单色器组成：由入射狭缝、准光器（透镜或凹面由入射狭缝、准光器（透镜或凹面反射镜使入射光成平行光）、色散元件、聚焦元件反射镜使入射光成平行光）、色散元件、聚焦元件和出射狭缝等组成。和出射狭缝等组成。单色器的核心部分是色散元件（如玻璃棱镜和光单色器的核心部分是色散元件（如玻璃棱镜和光栅），起分光的作用。栅），起分光的作用。本讲稿第十四页，共二十二页2023/1/2914Analytical chemistry 吸收池用于盛放分析试样；吸收池用于盛放分析试样；可见光区只能用玻璃吸收池；可见光区只能用玻璃吸收池；吸收池的光学面必须完全垂直于光束方向；吸收池的光学面必须完全垂直于光束方向；吸吸收收池池要要配配对对。因因为为吸吸收收池池材材料料本本身身吸吸光光特特征征以以及及吸吸收池的光程长度的精度等对分析结果都有影响。收池的光程长度的精度等对分析结果都有影响。3 3、吸收池、吸收池本讲稿第十五页，共二十二页2023/1/2915Analytical chemistry 检检测测器器的的功功能能：检检测测信信号号、测测量量单单色色光光透透过过溶溶液液后后光强度变化。光强度变化。常用的检测器有光电池、光电管和光电倍增管等。常用的检测器有光电池、光电管和光电倍增管等。4 4、检测器、检测器本讲稿第十六页，共二十二页2023/1/2916Analytical chemistry分光光度计的使用分光光度计的使用 预热预热20min。调节调节T=0。调节调节T=100%（A=0）。）。测定样品的吸光度测定样品的吸光度A。本讲稿第十七页，共二十二页2023/1/2917Analytical chemistry分光光度计的保养与维护分光光度计的保养与维护安置在干燥、无污染的地方；安置在干燥、无污染的地方；仪器停止工作时，必须切断电源，应按仪器停止工作时，必须切断电源，应按开关机顺序关闭主机和稳流稳压电源开开关机顺序关闭主机和稳流稳压电源开关；关；比色皿使用完毕后，立即用蒸馏水或有比色皿使用完毕后，立即用蒸馏水或有机溶剂冲洗干净，把水渍擦净；机溶剂冲洗干净，把水渍擦净；本讲稿第十八页，共二十二页2023/1/2918Analytical chemistry邻二氮菲法测定微量铁邻二氮菲法测定微量铁 根根根根据据据据朗朗朗朗伯伯伯伯比比比比耳耳耳耳定定定定律律律律：A=bcA=bc，当当当当入入入入射射射射光光光光波波波波长长长长 及及及及光光光光程程程程b b一一一一定定定定时时时时，在在在在一一一一定定定定浓浓浓浓度度度度范范范范围围围围内内内内，有有有有色色色色物物物物质质质质的的的的吸吸吸吸光光光光度度度度A A与与与与该该该该物物物物质质质质的的的的浓浓浓浓度度度度c c成成成成正正正正比比比比。只只只只要要要要绘绘绘绘出出出出以以以以吸吸吸吸光光光光度度度度A A为为为为纵纵纵纵坐坐坐坐标标标标，浓浓浓浓度度度度c c为为为为横横横横坐坐坐坐标标标标的的的的标标标标准准准准曲曲曲曲线线线线，测测测测出出出出试试试试液液液液的的的的吸吸吸吸光光光光度度度度，就就就就可可可可以以以以由由由由标标标标准准准准曲曲曲曲线线线线查查查查得得得得对对对对应应应应的的的的浓浓浓浓度值，即未知样的含量。度值，即未知样的含量。度值，即未知样的含量。度值，即未知样的含量。用用用用分分分分光光光光光光光光度度度度法法法法测测测测定定定定试试试试样样样样中中中中的的的的微微微微量量量量铁铁铁铁，目目目目前前前前一一一一般般般般采采采采用用用用邻邻邻邻二二二二氮氮氮氮菲菲菲菲法法法法，该该该该法法法法具具具具有有有有高高高高灵敏度、高选择性，且稳定性好，干扰易消除等优点。灵敏度、高选择性，且稳定性好，干扰易消除等优点。灵敏度、高选择性，且稳定性好，干扰易消除等优点。灵敏度、高选择性，且稳定性好，干扰易消除等优点。本讲稿第十九页，共二十二页2023/1/2919Analytical chemistry 在在在在pH=2pH=29 9的溶液中，的溶液中，的溶液中，的溶液中，FeFe2+2+与邻二氮菲与邻二氮菲与邻二氮菲与邻二氮菲(phen)(phen)生成稳定的桔红色配合物生成稳定的桔红色配合物生成稳定的桔红色配合物生成稳定的桔红色配合物Fe(phen)Fe(phen)3 32+2+：此配合物的此配合物的此配合物的此配合物的lgKlgK稳稳稳稳=21.3=21.3，摩尔吸光系数，摩尔吸光系数，摩尔吸光系数，摩尔吸光系数 510 510=1.110=1.1104 4 Lmol Lmol-1-1cmcm-1-1，而，而，而，而FeFe3+3+能与邻二氮能与邻二氮能与邻二氮能与邻二氮菲生成菲生成菲生成菲生成3 3 1 1配合物，呈淡蓝色，配合物，呈淡蓝色，配合物，呈淡蓝色，配合物，呈淡蓝色，lgKlgK稳稳稳稳=14.1=14.1。所以在加入显色剂之前，应用盐酸羟。所以在加入显色剂之前，应用盐酸羟。所以在加入显色剂之前，应用盐酸羟。所以在加入显色剂之前，应用盐酸羟胺胺胺胺(NH(NH2 2OHHCl)OHHCl)将将将将FeFe3+3+还原为还原为还原为还原为FeFe2+2+，其反应式如下：，其反应式如下：，其反应式如下：，其反应式如下：2Fe2Fe3+3+2NH+2NH2 2OHHCl2FeOHHCl2Fe2+2+N+N2 2+H+H2 2O+4HO+4H+2Cl+2Cl-测定时控制溶液的酸度为测定时控制溶液的酸度为测定时控制溶液的酸度为测定时控制溶液的酸度为pH5pH5较为适宜。用邻二氮菲可测定试样中铁的总量。较为适宜。用邻二氮菲可测定试样中铁的总量。较为适宜。用邻二氮菲可测定试样中铁的总量。较为适宜。用邻二氮菲可测定试样中铁的总量。本讲稿第二十页，共二十二页2023/1/2920Analytical chemistry1.配置一系列标准溶液配置一系列标准溶液;2.测定其中一标准溶液的吸收曲线测定其中一标准溶液的吸收曲线,找到最找到最大吸收波长大吸收波长;(空白溶液为参比空白溶液为参比)3.在最大吸收波长处在最大吸收波长处,测定一系列标准溶液测定一系列标准溶液的吸光度的吸光度,作标准曲线作标准曲线;(空白溶液为参比空白溶液为参比)4.在最大吸收波长处在最大吸收波长处,测定试样的吸光度测定试样的吸光度5.根据标准曲线根据标准曲线,得到试样中铁含量得到试样中铁含量.实验步骤及数据处理实验步骤及数据处理 本讲稿第二十一页，共二十二页2023/1/2921Analytical chemistry1.分别移取分别移取10g/mL铁标准溶液铁标准溶液0.0,2.0,4.0,6.0,8.0,10.0 mL于于6个个50mL容量瓶中，各加入容量瓶中，各加入1 mL 10%盐酸羟胺，摇匀，盐酸羟胺，摇匀，经经2min后，再加后，再加5mL1mol/L NaAc溶液及溶液及3mL0.1%邻二氮邻二氮菲，蒸馏水定容。菲，蒸馏水定容。2.吸收曲线的绘制吸收曲线的绘制 用用1 cm吸收池，以试剂空白溶液吸收池，以试剂空白溶液(1号号)为参为参比，在比，在440560 nm之间，每隔之间，每隔10 nm测定一次标准溶液测定一次标准溶液(2号号)的吸光度的吸光度A，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制吸收，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制吸收曲线，从而选择测定铁的最大吸收波长。曲线，从而选择测定铁的最大吸收波长。3.标准曲线的绘制标准曲线的绘制 以试剂空白溶液以试剂空白溶液(1号号)作参比，作参比，1cm比色比色皿，在最大吸收波长处，测定标准系列各个吸光度，以铁含皿，在最大吸收波长处，测定标准系列各个吸光度，以铁含量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。4.吸取吸取5mL试样，其余步骤与试样，其余步骤与3同，测定吸光度。由试样的吸同，测定吸光度。由试样的吸光度在标准曲线上查出相应的铁含量，然后再换算出试样中光度在标准曲线上查出相应的铁含量，然后再换算出试样中的铁含量（的铁含量（mg/L）本讲稿第二十二页，共二十二页2023/1/2922Analytical chemistry