任务五 样品检测与数据采集
任务引入
老师，测饮用水中总铁的标准我们已经理解了，现在该具体实施了吧？如何实施？
任务目标
1.会填写原始记录表格。
2.会配制所需的溶液。
3.会显色处理。
4.会带质控样检测。
工作页
（一）任务分析
1.明晰任务流程
2.任务难点分析
样品处理。
3.条件需求与准备
（1）仪器
①紫外-可见分光光度计。
②比色管：50mL。
（2）试剂
①铁标准使用溶液 [ρ（Fe）=10.0μg/mL]。
②邻二氮杂菲溶液（1.0g/L）。
③盐酸羟胺溶液（100g/L）。
④乙酸铵缓冲溶液（pH4.2）。
⑤盐酸（1+1）。
（二）任务实施
活动1 试剂准备
配制表2-15中的溶液。
表2-15 溶液配制
注意事项
1.浓盐酸为酸性物质，注意不要溅到手上、身上，以免腐蚀，实验时最好戴上防护眼镜。
2.配制溶液要注意计算的准确性。
3.注意吸量管的使用。
4.配好的溶液要及时装入试剂瓶中，盖好瓶塞并贴上标签（标签中应包括药品名称、溶液的浓度、配制人和配制日期），放到相应的试剂柜中。
活动2 配制标准系列溶液和质控样溶液
1.取150mL锥形瓶8个，用吸量管分别加入铁标准溶液（10.0μg/mL）0mL、0.25mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL，各加入纯水至50mL。
2.按质控样证书的要求，配制质控样，吸取50.0mL混匀的质控样于150mL锥形瓶中。
知识链接
1.校准曲线法
如果样品中的吸光组分是单组分，且遵守光吸收定律，那么在最大吸收波长处测得试样的吸光度，利用校准曲线可以得到结果。校准曲线是描述待测物质浓度或量与检测仪器响应值之间的定量关系曲线，分为“工作曲线”（标准溶液处理程序及分析步骤与样品完全相同）和“标准曲线”。
工作曲线法：按产品标准的规定配制4个以上浓度成适当比例的标准溶液，以空白溶液（或溶剂）为参比溶液，同时用空白溶液（或溶剂）的吸光度进行校正。在规定波长下，分别测定吸光度。以标准溶液的浓度c为横坐标，相应的吸光度A为纵坐标，绘制工作曲线，同时配制适当浓度的样品溶液，在上述条件下测定吸光度，并在工作曲线上查出待测物浓度（见图2-21），待测物的浓度应在工作曲线范围内。该溶液浓度也可根据测定的吸光度用回归方程法计算。
图2-21 工作曲线
应用工作曲线法要注意以下几点：
①在测量范围内，配制的标准溶液系列，已知浓度点不得小于4个（含空白浓度）；
②制作工作曲线用的容器和量器，应经检定合格，如使用比色管必须配套，必要时应进行容积的校正；
③操作时试样与标样同时显色，再在相同测量条件下测量试样与标样溶液的吸光度；
④工作曲线可用最小二乘法对测试结果进行处理后绘制；
⑤工作曲线的相关系数绝对值一般应大于或等于0.999，否则需从分析方法、仪器、量器、操作等因素查找原因，改进后重新绘制；
⑥试液的浓度应在工作曲线线性范围内，最好在工作曲线中部，曲线不得任意外延；
⑦工作曲线应定期校准，如果实验条件变动（如更换标准溶液、所用试剂重新配制、仪器经过修理、更换光源等情况），工作曲线应重新绘制；
⑧如果实验条件不变，那么每次测量只需带一个标样，校验一下实验条件是否符合，就可直接用此工作曲线测量试样的含量；
⑨测定时，为避免使用时出差错，所做工作曲线上必须标明工作曲线的名称、所用标准溶液（或标样）的名称和浓度、坐标分度和单位、测量条件（仪器型号、入射光波长、吸收池厚度、参比液名称）以及制作日期和制作者姓名。
2.质控样
也叫质控样品。通常为和待测样品基质和分析物都一致的样品，但其中分析物含量为已知，并给出不确定度，作为评估方法或校准仪器，以及衡量样品测定准确与否的参照样品。通常用有证标准样品做质控样。
活动3 显色处理
1.吸取50.0mL混匀的水样（含铁量超过50μg时，可取适量水样加纯水稀释至50mL），于150mL锥形瓶中。
2.向标准系列、质控样及水样的锥形瓶中各加4mL盐酸溶液和1mL盐酸羟胺溶液，小火煮沸浓缩至约30mL，冷却至室温后移入50mL比色管中。
3.向标准系列、质控样及水样的比色管中各加入2mL邻二氮杂菲溶液，混匀后再加
10.0mL乙酸铵缓冲溶液，各加纯水至50mL，混匀，放置10～15min。
注意事项
1.总铁包括水中悬浮性铁和微生物体中的铁，取样时应剧烈振摇均匀，并立即吸取，以防止重复测定结果之间出现很大差别。
2.乙酸铵试剂可能含有微量铁，故缓冲溶液的加入量要准确一致。
3.若水样较清洁，含难溶亚铁盐少时，可将所加试剂量减半，但标准系列与样品量应一致。
知识链接
1.样品处理
紫外-可见吸收光谱分析通常是在溶液中进行的，因此固体样品需要转变成溶液。对无机试样，首先考虑能否溶于水，应首选蒸馏水为溶剂来溶解样品，并配成合适的浓度范围。若样品不能溶于水，则考虑用稀酸、浓酸或混合酸抽提后，配成适合于测定的浓度范围。所用的溶剂应在测定波长下没有明显的吸收，挥发性小，不易燃，无毒性，价格便宜。
2.二氮杂菲法中各种试剂的作用
盐酸羟胺的作用是将溶液中的Fe3+还原成可与邻二氮杂菲反应的Fe2+，便于测定溶液中的总铁含量。乙酸铵缓冲溶液的作用是作为缓冲剂，调节溶液合适的pH，以保持邻二氮杂菲显色剂的稳定性。
活动4 数据测定
于510nm波长，用2cm吸收池，以纯水为参比，测量标准系列溶液、质控样及水样的吸光度，测定数据填至表2-15中。
注意事项
通常情况下，浓度从低到高的测定顺序中间可以不用校零。若仪器稳定性不够时，则需要每测定一个溶液吸光度前均用纯水校零。
活动5 关机和结束工作
1.测量完毕，清洗吸收池，擦干，放入盒内；
2.关闭仪器电源；
3.清洗玻璃仪器；
4.清理实验工作台，填写仪器使用记录。
知识链接
紫外-可见分光光度计的日常维护与保养
（1）仪器应安放在干燥的房间内，放置在坚固平稳的工作台上，室内照明不宜太强。热天时不能用电扇直接向仪器吹风，防止光源灯丝发光不稳定。
（2）为确保仪器稳定工作，在220V电源电压波动较大的地方要预先稳压，最好备一台220V磁饱和式或电子稳压式稳压器。
（3）仪器要接地良好。
（4）单色器是仪器的核心部分，装在密封盒内，不能拆开，为防止色散元件受潮发霉，必须经常更换单色器盒内干燥剂。
（5）光电转换元件不能长时间曝光，仪器连续使用时间不宜过长，可考虑在中途间歇30min后再继续工作。
（6）当仪器停止工作时，必须切断电源，开关放在“关”。
（7）为了避免仪器积灰和沾污，在停止工作时用塑料套子罩住整个仪器。
（8）仪器工作数月或搬运后，要检查波长精确性等方面的性能，以确保仪器的使用和测定的精确程度。
（9）仪器若暂时不用，则要定期通电，每次不少于20～30min，以保持整机呈干燥状态，并且维持电子元器件的性能。
（三）任务数据记录（见表2-16和表2-17）
表2-16 试剂准备
表2-17 生活饮用水中总铁的检测原始记录
（四）任务评估（见表2-18）
表2-18 任务评价表 日期
拓展知识 分光光度法共存离子的干扰和消除方法
1.干扰离子的影响
有些共存离子本身有颜色，如Fe3+、Cu2+等，这些离子会吸收光从而影响被测离子的测定；有些共存离子与显色剂或被测组分发生配位反应或者发生氧化还原反应，使显色剂或被测组分浓度降低，导致测量结果偏低；有些共存离子与显色剂反应生成有色化合物，导致测量结果偏高。
2.消除干扰的方法
以下是几种常用的方法。
（1）控制溶液的酸度，使待测离子显色，而干扰离子不生成有色化合物。例如磺基水杨酸法测铁，控制酸度pH=2.5，干扰离子Cu2+无法与显色剂反应，从而可以消除干扰。
（2）加入掩蔽剂掩蔽干扰离子，所加掩蔽剂不得与被测离子反应，掩蔽剂和掩蔽产物不能干扰测定。
（3）利用氧化还原反应改变干扰离子的价态，使干扰离子不与显色剂反应以消除干扰。例如用铬天菁S显色Al3+时，加入抗坏血酸或盐酸羟胺还原Fe3+，从而消除干扰。
（4）选择适当的入射光波长可以消除干扰，例如4-氨基安替比林显色挥发酚时，选择520nm单色光作为入射光可以消除干扰，因为显色剂在420nm有强吸收，500nm以后无吸收。
（5）选择合适的参比溶液可以消除显色剂和某些共存离子的干扰。
（6）若没有合适的方法消除干扰，可以用电解法、沉淀法、萃取法、离子交换法等方法分离干扰离子。
练习题
一、判断题
1.加入盐酸羟胺、乙酸铵等试剂的量不必很准确。（ ）
2.邻二氮杂菲法测总铁所用参比溶液是蒸馏水。（ ）
3.测标准系列吸光度时，测量顺序是从浓到稀。（ ）
4.加入显色剂邻二氮杂菲后，显色时间是5min。（ ）
5.显色剂邻二氮杂菲与低铁显橙红色，与高铁不显色。（ ）
二、选择题
1.用邻二氮杂菲法测定锅炉水中的铁，pH需控制在4～6之间，通常选择（ ）缓冲溶液较合适。
A.邻苯二甲酸氢钾
B.NH3-NH4Cl
C.NaHCO3-Na2CO3
D.HAc-NaAc
2.邻二氮杂菲分光光度法测水中微量铁，盐酸羟胺的作用是（ ）。
A.氧化剂
B.还原剂
C.掩蔽剂
D.释放剂