磺基水楊酸分光光度法測定鐵的質(zhì)量控制

張 蘭 陳俊賢

(洋浦高級技工學(xué)校,海南 洋浦 578101)

測定未知樣中鐵含量的方法有很多,常用的有滴定法和分光光度法。對于含鐵量不太高的未知樣,用磺基水楊酸作顯色劑進行分光光度法測定是一種準(zhǔn)確可靠而又簡便快捷的分析方法[1]。該方法在工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用,因此,也成為了各職業(yè)院?；瘜W(xué)分析檢驗實訓(xùn)課中的重點訓(xùn)練項目。近年來,在各級職業(yè)院校技能競賽中也出現(xiàn)了“磺基水楊酸分光光度法測定鐵”的賽題。作者在對海南省職業(yè)院校技能大賽(化學(xué)實驗室技術(shù))的賽后分析和多次試驗的基礎(chǔ)上,確定了顯色劑用量、鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度、溶液酸堿度、最大吸收波長等參數(shù),鐵離子濃度與溶液顯色后的吸光度呈線性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)R2=0.999 997 37,以標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)溶液作為待測樣品,測量所得的溶液濃度與其真實值對比,驗證方法的精確度,結(jié)果令人滿意。

1 方法原理

磺基水楊酸是分光光度法測定鐵的有機顯色劑之一?；腔畻钏崤cFe3+可以形成穩(wěn)定的配合物,因溶液pH的不同,所形成的配合物的組成也不同。在pH為9～11.5的NH3·H2O-NH4Cl緩沖溶液中,Fe3+與磺基水楊酸反應(yīng)生成穩(wěn)定的三磺基水楊酸鐵黃色配合物[2],顏色深淺與鐵含量呈正比關(guān)系,符合朗伯比爾定律。因此,可根據(jù)已知濃度系列Fe3+標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度繪制出的標(biāo)準(zhǔn)曲線,在最大波長處測定未知Fe3+溶液吸光度,從而從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出未知試樣的鐵含量。

2 實驗

2.1 儀器

UV-1800PC-DS2紫外-可見分光光度計。

2.2 試劑的配制

2.2.1 鐵標(biāo)準(zhǔn)工作儲備溶液配制

稱取(12.05±0.005)g硫酸高鐵銨高純試劑,精確至0.000 1 g,加適量純凈水溶解,定量轉(zhuǎn)移至500 mL 容量瓶中,加10 mL硫酸溶液(1∶1),稀釋至刻度,搖勻。經(jīng)計算得鐵標(biāo)準(zhǔn)原始溶液的濃度為2.792 g·L-1。

因朗伯比爾定律是一個有限的定律,只適用于濃度小于0.01 mol·L-1的稀溶液[3],因此需要對上述配制的鐵標(biāo)準(zhǔn)原始溶液進行稀釋。

具體方法是:用移液管吸取6 mL濃度為2.792 g·L-1鐵標(biāo)準(zhǔn)原始溶液,定量轉(zhuǎn)移至250 mL容量瓶內(nèi)并稀釋。根據(jù)質(zhì)量守恒定律,計算出鐵標(biāo)準(zhǔn)工作儲備溶液的濃度為67.01 μg·mL-1。

2.2.2 鐵標(biāo)準(zhǔn)系列工作溶液配制

在7個100 mL容量瓶中,用移液管分別加入0.00、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL濃度為67.01 μg·L-1的鐵標(biāo)準(zhǔn)工作儲備溶液, 再各加2 mL 2%磺基水楊酸溶液, 后滴加pH=9～11.5的NH3·H2O-NH4Cl 緩沖溶液,直到溶液變成黃色,定容,搖勻后靜置5 min。各標(biāo)準(zhǔn)工作溶液實際濃度如表1所示。

表1 鐵標(biāo)準(zhǔn)系列工作溶液配制數(shù)據(jù)

2.2.3 鐵樣品溶液的配制

稱取(0.4±0.001)g硫酸高鐵銨高純試劑,精確至0.000 1 g,加適量純凈水溶解,定量轉(zhuǎn)移至500 mL容量瓶中,加10 mL硫酸溶液(1∶1),稀釋至刻度,搖勻。經(jīng)計算得鐵樣品溶液的濃度為90.02 μg·mL-1,即待測樣品真實值為90.02 μg·mL-1。

移取鐵樣品溶液2 mL定量轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中(稀釋50倍),再各加2 mL 2%磺基水楊酸溶液, 后滴加pH=9～11.5的NH3·H2O-NH4Cl 緩沖溶液,直到溶液變成黃色,稀釋至刻度定容,搖勻后靜置5 min。

2.3 儀器分析

2.3.1 儀器檢查

檢查分光光度計并預(yù)熱20 min以上;進行比色皿配套性檢驗。

2.3.2 確定最大吸收波長

磺基水楊酸鐵配合物在堿性溶液中的最大吸收波長經(jīng)驗值為420 nm[4],據(jù)此,用1 cm吸收池,以試劑空白作參比,從波長390～450 nm,每隔10 nm測定一次吸光度。再以波長為橫坐標(biāo),以吸光度為縱坐標(biāo),繪制吸收光譜曲線,得到最大吸收波長為424 nm。

2.3.3 繪制工作曲線

于最大吸收波長424 nm處,測出鐵系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的吸光度。以吸光度為縱坐標(biāo)、鐵濃度為橫坐標(biāo), 繪制工作曲線,如圖1所示。

圖1 鐵的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

2.3.4 鐵樣品溶液濃度的測定

同等條件下,測出鐵樣品溶液的吸光度。根據(jù)鐵樣品溶液吸光度,從工作曲線中查出其對應(yīng)的濃度,見表2。為消除偶然誤差,做平行試驗3次。

表2 鐵樣品溶液濃度測定結(jié)果

通過對3次平行試驗數(shù)據(jù)分析得出,實驗所得鐵樣品溶液的平均濃度為90.21 μg·mL-1,與真值90.02 μg·mL-1之間的相對誤差為0.2%。

3 過程控制

3.1 溶液酸度

Fe3+離子與磺基水楊酸在不同酸度下,可能生成1∶1、1∶2和1∶3 3種顏色不同的配合物,故測定時應(yīng)控制溶液pH 9～11.5。

3.2 試劑用量

配制鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液時鐵離子必須準(zhǔn)確加入,過量的磺基水楊酸和氨水對溶液的吸光度影響不是很大,不必嚴(yán)格準(zhǔn)確加入。

3.3 參比溶液

使用試劑空白作參比溶液可以消除溶液中其他有色物質(zhì)的影響,所得工作曲線通過原點。

3.4 吸光度曲線

配制鐵標(biāo)準(zhǔn)系列工作溶液時應(yīng)考慮標(biāo)準(zhǔn)曲線系列點分布合理;吸光度在合理范圍內(nèi);鐵樣品溶液的吸光度在工作曲線范圍內(nèi),標(biāo)準(zhǔn)工作曲線線性較好。

4 結(jié)論

磺基水楊酸分光光度法用于測定樣品中鐵含量的定量分析,快速、簡便,且分析結(jié)果準(zhǔn)確度和精密度較好。最佳實驗條件是:最大吸收波長為424 nm,過量的磺基水楊酸和氨水對溶液的吸光度影響不是很大,在最佳條件下,相對誤差為0.2%,標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性R2可達0.999 997 37,結(jié)果令人滿意。