电位滴定法与分光光度法测亚铁含量的比较研究.doc
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1、电位滴定法与分光光度法测亚铁含量的比较研究摘 要:1、全自动电位滴定仪,是通过测量电极电位变化,来测量离子浓度。2、紫外-可见分光光度法的测定是根据朗伯(Lambert)-比尔(Beer)定律:A=abc式中A为吸光度,b为溶液层厚度(cm),c为溶液的浓度(g/dm3),a为吸光系数来测定。 3、在用重铬酸钾电位滴定硫酸亚铁溶液时用了E-V曲线图和二次微商法来作比较测硫酸亚铁。 4、在用邻二氮菲分光光度法测定微量铁时结论为在选择波长时,在440nm450nm间每隔10nm 测量一次吸光度,最后得出的mix=510nm,可能出在试剂未摇匀,提供的mix=508nm,如果再缩减一点进程,试齐充分
2、摇匀,静置时间充分,结果会更理想一些。关键词:自动电位滴定法,邻二氮菲分光光度法测定微量铁,分光光度法,重铬酸钾电位滴定硫酸亚铁溶液 一、电位滴定法的测定原理电位滴定法是在滴定过程中通过测量电位变化以确定滴定终点的方法和直接电位法相比,电位滴定法不需要准确的测量电极电位值,因此温度、液体接界电位的影响并不重要,其准确度优于直接电位滴定法电位法,普通滴定法是依靠指示剂颜色变化来指示滴定终点,如果待电测溶液有颜色或浑浊时,终点的指示就比较困难,或者根本找不到合适的指示剂。电位滴定法是靠电极电位的突跃来指示滴定终点。在滴定到达终点前后,滴液中的待测离子浓度往往连续变化n个数量级,引起电位的突跃,被测
3、成分的含量仍然通过消耗滴定剂的量来计算使用不同的指示电极,电位滴定法可以进行酸碱滴定,氧化还原滴定,配合滴定和沉淀滴定。酸碱滴定时使用PH玻璃电极为指示电极,在氧化还原滴定中,可以从铂电极作指示电极。在配合滴定中,若用EDTA作滴定剂,可以用汞电极作指示电极,在沉淀滴定中,若用硝酸银滴定卤素离子,可以用银电极作指示电极。在滴定过程中,随着滴定剂的不断加入,电极电位E不断发生变化,电极电位发生突跃时,说明滴定到达终点。用微分曲线比普通滴定曲线更容易确定滴定终点。全自动电位滴定仪,是通过测量电极电位变化,来测量离子浓度。首先选用适当的指示电极和参比电极,与被测溶液组成一个工作电池,然后加入滴定剂。
4、在滴定过程中,由于发生化学反应,被测离子的浓度不断发生变化,因而指示电极的电位随之变化。在滴定终点附近,被测离子的浓度发生突变,引起电极电位的突跃,因此根据电极电位的突跃可确定滴定终点,并给出测定结果。全自动电位滴定仪采用柱塞式滴定方法,由单片机控制柱塞的滴定过程,采集电极的动态信号。在滴定过程中,滴定池内溶液产生不同的电位变化,当E/V的电位变化大于门限值后为等当点值,满足设定条件,仪器转到制停程序,停止滴定并给出测定结果。如果使用自动电位滴定仪,在滴定过程中可以自动绘出滴定曲线,自动找出滴定终点,自动给出体积,滴定快捷方便。进行电位滴定时,被测溶液中插入一个参比电极,一个指示电极组成工作电
5、池。随着滴定剂的加入,由于发生化学反应,被测离子浓度不断变化,指示电极的电位也相应地变化。在等当点附近发生电位的突跃。因此测量工作电池电动势的变化,可确定滴定终点。电位滴定的基本仪器装置包括滴定管、滴定池、指示电极、参比电 滴定管极。电位滴定法如何确定滴定终点用绘制电位确定曲线的方法。电位滴定曲线即是随着滴定的进行,电极电位值(电池电动势)E对标准溶液的装置加入体积V作图的图形。根据作图的方法不同,电位滴定曲线有三种类型,E-V曲线,普通电位滴定曲线,拐点e即为等当点。拐点的确定:作两条与滴定曲线相切的45倾斜的直线,等分线与曲线的交点即是拐点。Ee为等当点电位。Ve为等当点所需加的标准溶液的
6、体积。电位突跃范围和斜率越大,分析误差就越小。曲线,一次微商曲线,一阶导数曲线。曲线峰顶e点即为等当点,(作图时需先求出 )用相邻两次的E,V值求:=0时为等当点式中的V1、V2为 值的计算值氧化还原滴定,重铬离子滴定亚铁离子,电极:213型铂电极、217型甘汞电极 ;电极的连接将213型铂电极接到接触器上,将接触器插入电极插口转换器的“测量电极”插座,217型甘汞电极接转换器的“参比电极”接线柱,转换器接仪器电极插口。滴液:0.0167mol/L10%的重铬酸钾;被滴液:取浓度为0.1mol/L10%的硫酸亚铁铵10ml,加上15%浓度的硫酸10ml,溶解于50ml的蒸馏水中。“pH/mV”
7、开关置“mV”,“设置”开关置“终点”,调节“终点电位”电位器,使仪器显示590mV。“设置”开关置“预控点”,调节“预控点”电位器,使仪器显示“90mV”。“功能”开关置“自动”,揿一下“滴定开始”开关,仪器开始滴定。待“终点”灯亮后,读数滴定管读数。 (二)电位滴定法的特点:电位滴定法比起用指示剂的容量分析法有许多优越的地方,首先可用于有色或混浊 电位滴定曲线的溶液的滴定,使用指示剂是不行的;在没有或缺乏指示剂的情况下,用此法解决;还可用于浓度较稀的试液或滴定反应进行不够完全的情况;灵敏度和准确度高,并可实现自动化和连续测定。因此用途十分广泛。 (三)电位滴定法的应用:按照滴定反应的类型,
8、电位滴定可用于中和滴定(酸碱滴定)沉淀滴定,络合滴定,氧化还原滴定。酸碱滴定一般酸碱滴定都可以采用电位滴定法;特别适合于弱酸(碱)的滴定;可在非水溶 电位滴定曲线的一次微分曲线液中滴定极弱酸; (四)滴定终点的寻找:以下三种方法可寻找滴定终点。1.将“预控点”旋钮顺时针旋到底(使仪器始终处于慢滴状态),将终点设置在远离起点的位置,然后将“设置”开关置“测量”,“功能”开关置“自动”,揿下“滴定开始”按钮,仪器滴定。记下变化最大的电位值mV1、mV2或pH值pH1、pH。mV1+mV2 pH1+pH则 mV= 或 pH=即为终点。2.调节方法同上,将仪器接(01)V记录仪,画出滴定曲线。3.用滴
9、定显色试剂滴定到终点,然后用仪器测量其mV或pH值即可。 (五)缓冲溶液的配制1.pH4.00溶液:用GR邻苯二甲酸氢钾10.21g,溶解于1000mL高纯去离子水中。2. pH6.86溶液:用GR磷酸二氢钾3.4g,GR磷酸氢二钠3.55g,溶解于1000mL高纯去离子水中。3.pH9.18溶液:用GR硼砂3.81g,溶解于1000mL高纯去离子水中。 (六)注意事项 1.仪器的输入端(电极插座)必须保持干燥、清洁。仪器不用时,将Q9短路插头插入插座,防止灰尘及水汽侵入。 2.测量时,电极的引入导线应保持静止,否则会引起测量不稳定。3.用缓冲溶液标定仪器时,要保证缓冲溶液的可靠性,不能配错缓
10、冲溶液,否则将导致测量不准。 4.取下电极套后,应避免电极的敏感玻璃泡与硬物接触,因为任何破损或擦毛都将使电极失效。 5.复合电极的外参比(或甘汞电极)应经常注意有饱和氯化钾溶液、补充液可以从电极上端小孔加入。6.电极应避免长期浸在蒸馏水、蛋白质溶液和酸性氟化物溶液中。 7.电极应避免与有机硅油接触。 8.滴定前最好先用滴液将电磁阀橡皮管冲洗数次。 9.到达终点后,不可以按“滴定开始”按钮,否则仪器又将开始滴定。 10.与橡皮管起作用的高锰酸钾等溶液,请勿使用 二、紫外-可见分光光度法的测定原理当一束强度为I0的单色光垂直照射某物质的溶液后,由于一部分光被体系吸收,因此透射光的强度降至I,则溶
11、液的透光率T为: 根据朗伯(Lambert)-比尔(Beer)定律:A=abc式中A为吸光度,b为溶液层厚度(cm),c为溶液的浓度(g/dm3),a为吸光系数。其中吸光系数 与溶液的本性、温度以及波长等因素有关。溶液中其他组分(如溶剂等)对光的吸收可用空白液扣除。由上式可知,当固定溶液层厚度l和吸光系数时,吸光度A与溶液的浓度成线性关系。在定量分析时,首先需要测定溶液对不同波长光的吸收情况(吸收光谱),从中确定最大吸收波长 ,然后以此波长 的光为光源,测定一系列已知浓度c溶液的吸光度A,作出Ac工作曲线。在分析未知溶液时,根据测量的吸光度A,查工作曲线即可确定出相应的浓度。这便是分光光度法测
12、量浓度的基本原理。分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸收度,对该物质进行定性和定量分析的方法。在分光光度计中,将不同波长的光连续地照射到一定浓度的样品溶液时,便可得到与众不同波长相对应的吸收强度。如以波长()为横坐标,吸收强度(A)为纵坐标,就可绘出该物质的吸收光谱曲线。利用该曲线进行物质定性、定量的分析方法,称为分光光度法,也称为吸收光谱法。用紫外光源测定无色物质的方法,称为紫外分光光度法;用可见光光源测定有色物质的方法,称为可见光光度法。它们与比色法一样,都以Beer-Lambert定律为基础。上述的紫外光区与可见光区是常用的。但分光光度法的应用光区包括紫外光区,
13、可见光区,红外光区。波长范围:200400nm的紫外光区、400760nm的可见光区、2.525m红外光区。 (一)紫外-可见分光光度仪紫外-可见分光光度法:是根据物质分子对波长为200-760nm这一范围的电磁波的吸收特性所建立起来的一种定性、定量和结构分析方法。操作简单、准确度高、重现性好。波长长(频率小)的光线能量小,波长短(频率大)的光线能量大。分光光度测量是关于物质分子对不同波长和特定波长处的辐射吸收程度的测量。吸收光谱:描述物质分子对辐射吸收的程度随波长而变的函数关系曲线,称为吸收光谱或吸收曲线。紫外-可见吸收光谱通常由一个或几个宽吸收谱带组成。最大吸收波长(max)表示物质对辐射
14、的特征吸收或选择吸收,它与分子中外层电子或价电子的结构(或成键、非键和反键电子)有关。朗伯-比尔定律是分光光度法和比色法的基础。这个定律表示:当一束具有I0强度的单色辐射照射到吸收层厚度为b,浓度为c的吸光物质时,辐射能的吸收依赖于该物质的浓度与吸收层的厚度。其数学表达式为:式中的A叫做吸光度;I0为入射辐射强度;I为透过吸收层的辐射强度;(I/I0)称紫藤为透射率T;是一个常数,叫做摩尔吸光系数,值愈大,分光光度法测定的灵敏度愈高。 (二)紫外-可见分光光度计1.紫外-可见分光光度计由5个部件组成:(1)辐射源。必须具有稳定的、有足够输出功率的、能提供仪器使用波段的连续光谱,如钨灯、卤钨灯(
15、波长范围3502500纳米),氘灯或氢灯(180460纳米),或可调谐染料激光光源等。(2)单色器。它由入射、出射狭缝、透镜系统和色散元件(棱镜或光栅)组成,是用以产生高纯度单色光束的装置,其功能包括将光源产生的复合光分解为单色光和分出所需的单色光束。(3)试样容器,又称吸收池。供盛放试液进行吸光度测量之用,分为石英池和玻璃池两种,前者适用于紫外到可见区,后者只适用于可见区。容器的光程一般为0.510厘米。(4)检测器,又称光电转换器。常用的有光电管或光电倍增管,后者较前者更灵敏,特别适用于检测较弱的辐射。近年来还使用光导摄像管或光电二极管矩阵作检测器,具有快速扫描的特点。(5)显示装置。这部
16、分装置发展较快。较高级的光度计,常备有微处理机、荧光屏显示和记录仪等,可将图谱、数据和操作条件都显示出来。仪器类型则有:单波长单光束直读式分光光度计,单波长双光束自动记录式分光光度计和双波长双光束分光光度计。2.应用范围包括:(1)定量分析,广泛用于各种物料中微量、超微量和常量的无机和有机物质的测定。(2)定性和结构分析,紫外吸收光谱还可用于推断空间阻碍效应、氢键的强度、互变异构、几何异构现象等。(3)反应动力学研究,即研究反应物浓度随时间而变化的函数关系,测定反应速度和反应级数,探讨反应机理。(4)研究溶液平衡,如测定络合物的组成,稳定常数、酸碱离解常数等。3.对溶剂的要求:含有杂原子的有机
17、溶剂,通常均具有很强的末端吸收。因此,当作溶剂使用时,它们的使用范围均不能小于截止使用波长。例如甲醇、乙醇的截止使用波长为205nm 。另外,当溶剂不纯时,也可能增加干扰吸收。因此,在测定供试品前,应先检查所用的溶剂在供试品所用的波长附近是否符合要求,即将溶剂置1cm石英吸收池中,以空气为空白(即空白光路中不置任何物质)测定其吸收度。溶剂和吸收池的吸光度,在220240nm 范围内不得超过0.40,在241250nm范围内不得超过0.20,在251300nm范围内不得超过0.10,在300nm以上时不得超过0.05。 (三)紫外-可见分光光度计测定方法1.对照品比较法:按各品种项下的方法,分别
18、配制供试品溶液和对照品溶液,对照品溶液中所含被测成分的量应为供试品溶液中被测成分规定量的100%10%,所用溶剂也应完全一致,在规定的波长测定供试品溶液和对照品溶液的吸光度后,按下式计算供试品中被测溶液的浓度CX=(AX/AR)CR 式中 CX为供试品溶液的浓度;AX为供试品溶液的吸收度;AR为对照品溶液的浓度;CR为对照品溶液的吸收度。2.吸收系数法:按各品种项下的方法配制供试品溶液,在规定的波长处测定其吸光度,再以该品种在规定条件下的吸收系数计算含量。用本法测定时,吸收系数通常应大于100,并注意仪器的校正和检定。3.比色法:供试品溶液加入适量显色剂后测定吸光度以测定其含量的方法为比色法。
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- 电位 滴定法 分光光度法 亚铁 含量 比较 研究