内有不少报道,诸如盐酸底液法、柠檬酸铵法等[22] ,但是对微量铅的测定,其灵敏度远远达不到要求。
本课题是采用分光光度法测定矿泉水中的铅含量,在575nm波长下,用二甲酚橙作为显色剂,柠檬酸三铵和硫脲作为掩蔽剂对矿泉水中的铅进行测定。其基本内容包括:最大吸收波长的选择,显色剂用量及时间的考察,工作曲线的绘制,干扰离子的考察,掩蔽剂的用量考察以及回收率等。
本课题结果表明,络合物显色时间为30min最大吸收波长为575nm,工作曲线范围为0~4.0μg·mL-1,符合朗伯-比尔定律。摩尔吸光系数?=1.59×104 L·cm-1·mol-1,回收率在98.3~100%之间。相对标准偏差均小于5%,说明本方法可行,本课题所用的分光光度法操作简单,可以直接测定,减少了中间环节,不需要萃取分离。有利于普及和推广,是比较适于分析元素含量的方法。
2实验部分
2.1实验原理
本实验是以醋酸-醋酸钠酸性溶液作为缓冲液,以二甲酚橙溶液作为显色剂。在pH为6的条件下,铅离子和显色剂发生显色反应生成红色的络合物,在波长为575nm处有最大吸光度,稳定显色时间为30分钟,用721B型分光光度计测定吸光度,由标准曲线得到相应的铅含量。比色原理是根据朗伯比尔定律A=εbC。
上式中A:被测物质的吸光度
ε:摩尔吸光系数,单位L·mol-1·cm-1 b:液层厚度,单位cm C:溶液浓度,单位mol·L-1
朗伯比尔定律表明:当一束平行单色光垂直照射均匀非散射的溶液时,溶液
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的吸光度A与吸光物质的浓度C以及液层的厚度b的乘积成正比。
2.2仪器的结构原理
2.2.1 1721B分光光度计的结构:
分光光度计的主要装置均是由光源、原子化器、单色器及检测系统四大部件所组成,其结构简图如图1,
图1: 分光光度计结构简图
其中各部分的作用:
光源:要求能提供所需波长范围的连续光谱,稳定而有足够的强度。常用的有白炽灯(钨比灯、卤钨灯等),气体放电灯(氢灯、氘灯及氙灯等),金属弧灯(各种汞灯)等多种。(1)可见光区:钨灯,碘钨 (320~2500nm) 。(2)紫外区:氢灯、氘灯(180~375nm),氙灯紫外、可见光区均可用作光源。
单色器:光源照到棱镜(或光栅)以前,先要经过一个入射狭缝,再通过平行光镜使成为平行光束投到棱镜上。透过棱镜的光再经另一聚光镜,在此聚光镜的焦面内可得一清 楚的光谱图。如在焦线处放—出射狭缝,转动棱镜使光谱移动,就可以从出射狭缝射出所需要的单色光。整个装置称为\单色器\。依据不同波长光通过棱镜时折射率不同而分为棱镜和光栅两种。(1)棱镜色散力随波长不同而变化,较
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先进的分光光度计的狭缝宽度可随波长一起调节,玻璃对紫外线的吸收力强,故玻璃棱镜多用于可见光分光光度计。玻璃350~3200nm, 石英185~4000 nm。(2)衍射光栅: 在石英或玻璃表面上刻划许多平行线(每英寸约刻15 000~30 000条).由于刻线处不透光,通过光的干涉和衍射使较长的光波偏折角度大,较短的光波偏折角度小,因而形成光谱。(3)狭缝:狭缝是指由一对隔板在光通路上形成的缝隙,用来调节入射单色光的纯度和强度,也直接影响分辩力。狭缝可在0~2mm宽度内调节,石英棱镜可在整个紫外光区传播光,故在紫外光分光光度计中广为应用。
样品池:样品池也叫比争环,吸收器或比色皿,用于盛待测及参比溶液。必须与光束方向垂直。各个杯子壁厚度等规格应尽可能完全相等,否则将产生测定误差。(1)可见光区只能用玻璃比色杯,在紫外区测定时要用石英比色杯。(2)不能用手指拿比色杯的光学面,用后要及时洗涤,可用温水或稀盐酸,乙醇以至铬酸洗液(浓酸中浸泡不要超过15分钟),表面只能用柔软的绒布或拭镜头纸擦净。
检测器系统:是利用光电效应,将光能转换成电流讯号。受光器有三种,一是光电池,二是光电管,三是光电倍增管。(1)光电池装在一个特制的匣子里面由3层物质组成的圆形或长方形薄片。第一层是一种导电性良好的金属,这是光电池的负极。中间极薄的一层是半导体硒,第3层是铁,这 是光电池的正极。当光电池受光照射以后,半导体硒的表面逸出电子,这些电子只向负极方向移动,而不向正极移动,因此在上下两金属片间产生一个电位差,线路 连通时即产生电流。(2)光电管是由封装在真空透明封套里的一个半圆柱型阴极和一个丝阳极组成。阴极的
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凹画上有一层光电发射材料,此种物质经光照射可发射电子。当在两极间加有电位时,发射出来的电子就流向丝阳极而产生光电流。对于相同的辐射强度,它所产生的电流约为光电池所产生电流的1/4。由于光电管具有很高的电阻,所以产生的 电流容易放大。(3)光电倍增管比普通的光电管优越,它可将第一次发射出的电子数目放大到数百万倍 。当电子打在兼性阳极上时,能引起更多的电子自表面射出.这些射出的电子又被第二个兼性阳极所吸引,同样再产生更多的电子。(4)测量装置 :检测器产生的光电流以某种方式转变成模拟的或数字的结果,模拟输出装置包括电流表、电压表、记录器、示波器及与计算机联用等,数字输出则通过模拟/数字转换装置如数字式电压表等。现代的仪器常附有自动记录器,可自动描出吸收曲线。
2.2.2 721B型分光光度计外观示意图:
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2.2.3 721B型分光光度计工作原理:
分光光度计的原理是溶液中的物质在光的照射激发下,产生了对光吸收的效应,物质对光的吸收是具有选择性的。各种不同的物质都具有其各自的吸收光谱。因此当某单色光通过溶液时,其光能量就会被吸收而减弱。光能量减弱的程度和物质浓度之间的比例关系符合比尔定律。
T=I/I0
LogI0/I=KCL A=KCL
其中:T—透射比; I0—入射光强度; It—透射光强度; K—为吸收系数;
L—为被分析物质的光程; A—吸光度; c —浓度(mol·L-1)。
由上式可知,当入射光强度吸收系数和溶液的光径长度不变时,透射光强度按溶液的浓度变化而改变。721B型分光光度计的基本原理时鉴于上述之物理光学现象而产生的。
光是一种电磁波,具有一定的波长和频率。可见光的波长范围在400~760nm,紫外光为200~400nm,红外光为760~500000nm。可见光因波长不同呈现不同颜色,这些波长在一定范围内呈现不同颜色的光称单色光。太阳或钨丝等发出的
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