16分析實驗十水樣中鐵的檢測.doc

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辣庸寅柳
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1 實驗十水樣中鐵的檢測一目的利用紫外線可見光光譜儀 ( UV visible spectrophotometer ) 檢測水樣中鐵的含量圖 10-1 將樣品放入 cell 圖 10-2 將 cell 放入 UV VIS 光譜儀中 - 1 -

2 二原理 A. 亞鐵離子與 1,10 二氮雜菲的錯合 1,10 phenanthroline (orthophenanthroline) 經常用來檢測供應水中的亞鐵離子含量此試劑是弱鹼性, 在酸性介質中形成 phenanthrolinium ion,phenh + phenh + 的兩個氮原子, 共提供二對孤對電子與 Fe 2+ 形成配位共價鍵三個 orthophenanthroline 分子與 Fe 2+ 結合, 形成穩定的錯合物 Fe phenh + Fe(phen 3 ) H + 此錯合物的結構如下, 常被稱為 ferroin N N 2+ Fe 3 K f = at 25 C 此形成錯合物的定量實驗,pH 範圍是 3 至 9 ph = 3.5 時, 可以避免鐵鹽形成磷酸化合物的沉澱, 所以是最常採用的酸鹼度溶液中加入過量的鹽酸羥胺當還原劑, 以維持 Fe 2+ 的狀態 B. 定量吸光測量分析定量吸光測量分析, 係基於吸收物質的量與光吸收量之間的關係將樣品以外的所有試劑配成的溶液作空白 ( blank ) 試驗, 再測試樣品在溶液中的吸收值, 光譜儀上所顯示樣品 ( sample ) 測量值時, 表示已扣除空白試驗的吸收值, 為純樣品的吸收值 - 2 -

3 光譜儀中, 單色光通過厚度 db 的一層溶液時, 光量減低 dp 與光的強度 ( intensity ) p 樣品濃度 C 及液層厚度 db 成正比 dp = k p C db (k 為常數值 ) 將此一方程式重新排列, 並在 P 0 ( 入射光強度 ) 及 P ( 通過厚度為 b 的液層之光強度 ) 之間積分 P dp = k P0 p 0 b Cdb ln p p 0 = kbc p = p 0 e kbc abc p = p0 10 (a = log p p 0 = abc k ) T = p p 0 ( T : 透過率 transmittance ) 1 log = T log T = abc abc A = abc Beer s Law A:absorbance 吸收度 a:absorptivity 吸收活度 b:cell length 樣品槽寬度 C:concentration 體積莫耳濃度 - 3 -

4 吸收度測量所選擇的波長通常均為 λ max, 其理由有二 :(1) 在最大吸收波長下操作, 可得最大敏感度, 因一定濃度的溶液, 在此波長下, 可產生最強烈的信號 (2) 在最大吸收帶處 ( 除非最大吸收帶非常狹窄 ), 因波長的些微偏差而導致吸收度的改變最小, 故可減少誤差的產生配製四種不同濃度的標準溶液 (standard solution), 在 λ max 測其吸收度以吸收度 (A) 對濃度 (C) 作圖, 以最小平方線性迴歸 (least square regression method) 處理後, 得到最適合的直線, 稱為校正曲線 (calibration curve) Abs 0.6 Abs. vs. Conc y = x R 2 = Conc.(ppm) 同一物質的未知濃度以相同試劑配製後, 在此特定波長測量吸收度, 並且稀釋調整濃度使其吸收度儘可能符合 Beer 定律的範圍內, 亦即稀釋到待測稀釋液的吸收度在標準液所繪出的校正曲線內, 否則濃度太高,Beer 定律易導致偏差稀釋後未知濃度的吸收值即為校正曲線 y = mx + b 的 y 值, 代入後求得 x 值再乘上稀釋倍數, 即為待測液的濃度 ppm 值 - 4 -

5 三藥品 ( 均為助教配製, 依規定取各組所需毫升數 ) mg/l 標準鐵溶液 (Ferrous ammonium sulfate, Fe(NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2 6H 2 O (aq) ): 精稱 g Fe(NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2 6H 2 O (S) 以 50 ml 去離子水溶解, 此去離子水內已含 2 ml 濃硫酸, 經由玻璃漏斗倒入 1000 ml 體積量瓶, 以去離子水多次沖洗稱量瓶和漏斗後, 集中洗液於體積量瓶中, 且繼續以去離子水稀釋到標線, 混合均勻, 每組取用 50 ml 2. 鹽酸羥胺 (Hydroxylamine hydrochloride, NH 2 OH-HCl (aq) ): 粗秤 10 g NH 2 OH-HCl (S) 溶解於 1 L 去離子水中, 每組取 10 ml 3. 1,10 二氮雜菲 (1,10-phenanthroline monohydrate, C 12 H 8 N 2 H 2 O): 粗秤 1 g C 12 H 8 N 2 H 2 O (S) 溶解在 1 L 的去離子水中, 每組取 50 ml M 醋酸鈉 (Sodium acetate, NaOAc 3H 2 O (aq) ): 粗秤 166 g NaOAc 3H 2 O 溶解在 1 L 的去離子水中, 每組取 50 ml 四器材 1. 紫外光 - 可見光光譜儀 2. 樣品槽 ( cell ) 3. 血清型吸量管 :2 ml,5 ml,10 ml 4. 體積量瓶 :50 ml - 5 -

6 五 UV-visible spectrophotometer 操作步驟本儀器需保持在通電狀態, 所以不需開關儀器本身電源! 1. BECKMAN ( 一 ) 開機 1. 開啟螢幕開關 2. 待自我測試 Diagnostic Test 完成後, 按 QUIT, 離開自我測試視窗 3. 依所使用的波長, 選擇光源系統 :190~350 nm UV;351~1100 nm VIS 按 VIS OFF 或按 UV OFF, 使光源開啟至 ON 4. 開機 30 分鐘後, 再進行測量 ( 二 ) 固定波長測量 1. 按 FIXED WAVELENGTH, 進入固定波長視窗 2. 按 Parameters, 設定預測量之波長例如 : 設定波長 508 nm <1> 將 Use 下面第一欄改設為, 如原設定為 Yes, 將游標移至此, 按滑鼠左鍵一下, 即改為 No <2> 將游標移至 Wavelength 下面第一欄波長值, 按滑鼠左鍵一下, 待螢幕顯示數字鍵, 按 OK 3. 將空白樣品 ( Blank ) 放入樣品槽, 按 BLANK, 進行歸零 4. 將樣品 ( Sample ) 放入樣品槽, 按 Read Sample, 即可顯示所設定波長之吸光值 ( 三 ) 關機 1. 將游標移至 VIS ON 或 UV ON, 使光源關閉至 OFF 2. 關閉螢幕電源 - 6 -

7 2. Unico UV-2802 ( 一 ) 開機及暖機 : 1. 開啟儀器電源, 儀器將自動執行並完成自我測試作業 2. 此時儀器會自動暖機 (15mins), 若是重新開機即可 skip 3. 選擇需要 YES Calibration (2~3mins) 4. 待畫面顯示 SPECTRO-QUEST, 即可依據各種選項進入所要執行的功能 ( 二 ) 固定波長測量 : 1. 選項 1 Basic mode 光度計模式 2. 按 SETλ 鍵設定所要執行量測的波長, 直接於數字鍵盤上輸入波長後, 按下 ENTER, 系統將自動執行空白歸零 3. 先按 F1 Unit 鍵以及上下左右鍵更改濃度單位 ; 按 F2 Mode 鍵以及上下左右鍵更改顯示數值為穿透率或吸光度圖 10-3 上下左右鍵 4. 將裝好空白試劑 (Blank) 的液槽放入第一個位置, 按 0Abs/100%T 鍵校正空白歸零 5. 將空白試劑的液槽取出, 再將欲量測的樣品試劑之液槽置入, 此時畫面上所顯示出的數值即為該樣品的吸光度或穿透率 ( 三 ) 關機 : 1. 按 ESC/STOP 鍵跳回主畫面 2. 直接關閉電源即可 - 7 -

8 六步驟 A 校正曲線 1. 以量筒吸取 50 ml 鐵標準液 ( 由助教提供 ) 2. 配製標準液 : (1) 標準液標號 <1>: 以吸量管吸取 5 ml 鐵的標準溶液放入 50 ml 體積量瓶, 加入 0.5 ml hydroxylamine 5 ml sodium acetate 和 5 ml orthophenanthroline 將此溶液靜置 5 分鐘, 以去離子水稀釋到標線且混合均勻 (2) 標準液標號 <2>: 以吸量管吸取 7.5 ml 鐵的標準溶液放入 50 ml 體積量瓶, 加入 0.5 ml hydroxylamine 5 ml sodium acetate 和 5 ml orthophenanthroline 將此溶液靜置 5 分鐘, 以去離子水稀釋到標線且混合均勻 (3) 標準液標號 <3>: 以吸量管吸取 10 ml 鐵的標準溶液放入 50 ml 體積量瓶, 加入 0.5 ml hydroxylamine 5 ml sodium acetate 和 5 ml orthophenanthroline 將此溶液靜置 5 分鐘, 以去離子水稀釋到標線且混合均勻 (4) 標準液標號 <4>: 以吸量管吸取 12.5 ml 鐵的標準溶液放入 50 ml 體積量瓶, 加入 0.5 ml hydroxylamine 5 ml sodium acetate 和 5 ml orthophenanthroline 將此溶液靜置 5 分鐘, 以去離子水稀釋到標線且混合均勻 - 8 -

9 3. 空白試液 : 在 50 ml 體積量瓶中加入 0.5 ml hydroxylamine 5 ml sodium acetate 和 5 ml orthophenanthroline 將此溶液靜置 5 分鐘, 以去離子水稀釋到標線且混合均勻 4. 洗淨 cell, 測量前以待測溶液沖洗 cell 三次 ( 由稀濃度開始測量 ), 依照紫外光 - 可見光光譜儀的操作指示 ( 設定波長為 508 nm ), 先放入空白試液測量 Blank 的吸收值, 再測量 Sample, 所得數值即為已扣除試劑吸收值的純樣品吸收值, 記錄此數值每個試液皆測量三次, 取平均值 B 檢測水樣中鐵含量 1. 向助教領取 10 ml 的待測樣品 2. 同 Part A 步驟 3 ( 空白試液配法 ) 添加試液及測量吸收值但此待測樣品需經稀釋, 直到吸收值在校正曲線的範圍內, 記錄稀釋方法 3. 利用 Least Square Regression Line 計算出稀釋後待測樣品的濃度, 再換算出原待測樣品濃度, 以 ppm 表示 - 9 -

10 七實驗數據處理 A 校正曲線原始鐵標準液濃度 :( 算式 ) = ppm 標準液編號原液量濃度計算式濃度 (ppm) 吸收值 Ⅰ 吸收值 Ⅱ 吸收值 Ⅲ 平均吸收值 <1> 5 ml <2> 7.5 ml <3> 10 ml <4> 12.5 ml 吸收度 ( A ) 對濃度 ( C ) 作圖 ( Least-square regression line ) y = x + 貼圖區

11 B 檢測水樣中鐵含量 ( 待測樣品 10 ml) 1. 稀釋方法 ( 需詳述稀釋步驟及稀釋倍數 ): 2. 稀釋後吸收值 (Ⅰ) ;(Ⅱ) ;(Ⅲ) 平均值 : 3. 稀釋後濃度 : ppm 4. 原待測樣品濃度 : ppm C 技術試評分 : ( 由助教評定 ) 實驗值理論值 : ppm : ppm 相對誤差 : = %

12 八實驗問題.. 1. 說明紫外線可見光光譜儀中光源的選擇 2. 敘述 cell 的使用與清洗 3. 敘述分光光度計 ( UV-visible spectrophotometer ) 的操作過程

13 4. 敘述未知濃度樣品的稀釋過程與注意事項九實驗廢 ( 固 ) 液處理.. 十實驗心得與討論.. 誤差討論.. 心得

14 請寫出本學期分析實驗之心得感想請寫出對於分析實驗的建議

檢舉獎金, 分別於檢察官提起公訴不起訴處分緩起訴處分或經法院判決有罪確定後, 由受理檢舉機關通知檢舉人親自具名領取檢舉人有數人時, 獎金平均分配 ; 其有先後者, 獎

檢舉獎金, 分別於檢察官提起公訴不起訴處分緩起訴處分或經法院判決有罪確定後, 由受理檢舉機關通知檢舉人親自具名領取檢舉人有數人時, 獎金平均分配 ; 其有先後者, 獎農業環保篇法規行政院農業委員會令中華民國 100 年 9 月 15 日農防字第 1001479569 號修正檢舉走私進口動植物及其產品獎勵辦法第七條第七條之一第九條之一附修正檢舉走私進口動植物及其產品獎勵辦法第七條第七條之一第九條

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