邻菲罗啉法测定氧化铝中铁
原理：
1. 样品溶解： 将氧化铝粉末样品溶解（通常采用酸溶或碱熔融法），使其中包含的铁（Fe³⁺）转化为可溶性离子。
2. 铁离子还原： 在酸性介质中，将样品溶液中的Fe³⁺还原为Fe²⁺（常用盐酸羟胺或抗坏血酸作为还原剂）。
3. 显色反应： 在特定pH条件下，Fe²⁺与显色剂（如邻菲啰啉）反应，生成稳定的有色络合物。
4. 分光光度测量： 在络合物的最大吸收波长下，使用分光光度计测量显色后溶液的吸光度。
5. 定量分析： 根据在相同条件下绘制的铁标准溶液吸光度-浓度标准曲线，计算出样品溶液中铁的浓度，进而换算为氧化铝粉末中三氧化二铁的含量。
邻菲啰啉法 (详细步骤)
试剂与材料：
1. 浓盐酸 (HCl)： 优级纯。
2. 浓硝酸 (HNO₃)： 优级纯。
3. 盐酸溶液 (1+1)： 1体积浓盐酸与1体积水混合。
4. 盐酸羟胺溶液 (100 g/L)： 称取10g盐酸羟胺(NH₂OH·HCl)溶于水中，稀释至100mL (临用现配或冷藏保存)。
5. 邻菲啰啉溶液 (2 g/L)： 称取0.2g邻菲啰啉一水合物(C₁₂H₈N₂·H₂O)溶于约80mL温水中，冷却后稀释至100mL (避光保存)。
6. 醋酸-醋酸钠缓冲溶液 (pH ≈ 4.5)： 称取68g醋酸钠(CH₃COONa·3H₂O)溶于水中，加入28.8mL冰醋酸，用水稀释至1L，摇匀。用pH计校准。
7. 铁标准储备溶液 (100 μg/mL Fe)： 准确称取0.1000g高纯铁丝(99.99%以上)或0.1430g基准三氧化二铁(Fe₂O₃, 预先于800°C灼烧1h)，置于烧杯中，加20mL (1+1) HCl，低温加热溶解完全。冷却后移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
8. 铁标准工作溶液 (10 μg/mL Fe)： 准确移取10.00mL铁标准储备溶液(100 μg/mL Fe)于100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀 (临用现配)。
9. 氧化铝粉末样品： 干燥、磨细至能通过150-200目筛。
10. 分光光度计： 配备1 cm比色皿。
11. 实验室常用器皿： 容量瓶(50mL, 100mL, 1000mL)、移液管、烧杯、电炉或电热板、马弗炉(若需熔融)、分析天平(精度0.1mg)。
操作步骤：
1. 样品前处理 (溶解)：
酸溶法 (适用于多数可溶于酸的氧化铝)：
<1. 准确称取约0.5g (精确至0.0001g) 干燥的氧化铝粉末样品 (记为 `m_sample`)，置于150mL烧杯中。
<2. 加入少量水润湿样品。
<3. 加入15-20mL (1+1) HCl。
<4. 盖上表面皿，于电热板上低温加热至微沸，保持约15-30分钟，直至样品完全溶解或残渣极少。若溶解不完全，可滴加几滴HNO₃助溶。
<5. 蒸发溶液至近干 (约剩1-2mL)，以驱赶过量酸。
<6. 冷却后，加入约20mL热水，微热溶解可溶性盐类。
<7. 用中速定量滤纸过滤，滤液承接于100mL容量瓶中。用热水洗涤烧杯和滤纸数次 (确保铁离子全部转移)。
<8. 冷却至室温，用水稀释至刻度，摇匀。此溶液为样品储备液 (S)。
碱熔融法 (适用于难溶氧化铝)：
<1. 准确称取约0.1-0.2g样品 (m_sample)于铂坩埚中。
<2. 加入3-5g无水碳酸钠或硼砂-碳酸钠混合熔剂，混匀，表面再覆盖一层熔剂。
<3. 放入马弗炉中，从低温升至900-1000°C，熔融15-30分钟，至熔融物透明均匀。
<4. 取出冷却至温热，将坩埚放入250mL烧杯中，加入50mL (1+1) HCl浸取熔块，加热使熔块完全溶解。
<5. 取出坩埚并洗净。将溶液加热蒸发至近干 (盐类析出)。
<6. 加入约20mL (1+1) HCl，加热溶解盐类。
<7. 稍冷后，将溶液转移至100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。此溶液为样品储备液 (S)。注意：熔融法引入大量盐分，可能需分取部分溶液进行后续显色或进行分离。
2. 显色反应与测量：
<1. 根据样品中铁的预估含量 (通常氧化铝中铁含量不高)，准确移取适量样品储备液 (S) (如5.00mL, 10.00mL 或 20.00mL) 于一个50mL容量瓶中 (记为溶液 `A`)。同时做试剂空白试验：取与样品储备液等量的酸液或熔剂空白液于另一个50mL容量瓶中 (记为溶液 `Blank`)。
<2. 向 `A` 和 `Blank` 容量瓶中分别加入：1mL 盐酸羟胺溶液 (100 g/L)。摇匀，放置5分钟 (使Fe³⁺充分还原为Fe²⁺)。
<3. 加入5mL 醋酸-醋酸钠缓冲溶液 (pH≈4.5)。
<4. 加入2mL 邻菲啰啉溶液 (2 g/L)。
<5. 用水稀释至刻度，摇匀。
<6. 室温下放置至少15分钟 (确保显色反应完全且稳定)。
<7. 使用1cm比色皿，以试剂空白溶液 (`Blank`) 为参比，在分光光度计上于 510 nm 波长处测量溶液 `A` 的吸光度 (记为 `A_sample`)。
3. 标准曲线的绘制：
<1. 取6个50mL容量瓶，编号。
<2. 分别准确移取铁标准工作溶液 (10 μg/mL Fe) 0.00mL, 1.00mL, 2.00mL, 4.00mL, 6.00mL, 8.00mL (相当于含铁0μg, 10μg, 20μg, 40μg, 60μg, 80μg) 于各容量瓶中。
<3. 按上述“显色反应与测量”步骤 2-7 进行操作 (即加入盐酸羟胺、缓冲液、显色剂、定容、放置、测量)。注意0.00mL溶液作为标准曲线的空白参比。
<4. 以各标准溶液中铁的绝对质量 (μg) 为横坐标 (X)，以扣除空白后测得的吸光度为纵坐标 (Y)，绘制标准曲线。标准曲线应是一条通过原点或接近原点的直线。计算线性回归方程 `Y = aX + b` (其中`a`为斜率，`b`为截距)。
4. 结果计算：
<1. 从标准曲线或回归方程中，根据测得的样品溶液吸光度 `A_sample`，查得或计算出样品显色溶液 `A` 中所含铁的质量 `m_Fe_A` (单位为 μg)。
2. 计算整个样品中的总铁含量：
总铁质量 `m_Fe_total (μg) = m_Fe_A (V_total / V_A)`
`V_total`: 样品储备液(S)的总体积 (100 mL)
`V_A`: 移取用于显色的样品储备液(S)的体积 (mL)
3. 计算样品中三氧化二铁 (Fe₂O₃) 的质量分数 `w(Fe₂O₃)`：
样品中三氧化二铁的质量分数 = [ (样品中总铁质量 (159.69/ (2*55.85 )) / (样品称样量 10^6) ] 100
其中：
三氧化二铁的摩尔质量 (159.69 g/mol);铁的摩尔质量 (55.85 g/mol);`10^6`: 将 μg 转换为 g 的换算因子 (1 g = 10^6 μg)
关键注意事项：
1. 样品代表性： 确保样品充分混匀、干燥、细度合适。
2. 溶解完全： 这是关键步骤。酸溶法适用于大部分工业氧化铝。对于刚玉等难溶物，必须采用熔融法。熔融法后需彻底赶尽硅酸或进行分离，防止干扰或比色时浑浊。
3. 酸度控制：
还原Fe³⁺需在酸性介质中进行。
邻菲啰啉显色需在pH≈4.5左右。缓冲液加入量要准确，保证显色pH最佳。pH过低显色慢且不完全；pH过高Fe²⁺可能水解或Al³⁺干扰增大。
4. 还原剂： 盐酸羟胺必须足量且放置时间足够，确保Fe³⁺完全还原为Fe²⁺。
5. 显色剂： 邻菲啰啉加入量应足够络合所有Fe²⁺。
6. 显色时间与稳定性： 邻菲啰啉络合物通常在15-30分钟内显色完全，且在数小时内稳定。确保所有样品和标准品放置时间一致。
7. 干扰元素：
邻菲啰啉法： 主要干扰是能与邻菲啰啉络合的金属离子（如Cu²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺）。在氧化铝中，这些元素含量通常很低。高浓度Al³⁺本身不干扰，但可能使溶液粘度增大。强氧化剂、氰化物、磷酸盐、高浓度阴离子（如柠檬酸、酒石酸）会干扰。若怀疑干扰，可采取萃取分离（如用MIBK萃取Fe-邻菲啰啉络合物）或掩蔽（如EDTA可掩蔽大多数干扰离子，但需注意EDTA也会络合Fe²⁺，需在加入EDTA前先加邻菲啰啉）。
磺基水杨酸法： Al³⁺在碱性条件下也能与磺基水杨酸形成无色络合物，消耗显色剂，故铝含量高时干扰显著。其他能与磺基水杨酸络合或本身有颜色的离子（如Ti⁴⁺、Cr³⁺、Mn²⁺、Cu²⁺等）也有干扰。通常邻菲啰啉法更适合高铝基质。
8. 标准曲线： 必须与样品同步、同条件操作（包括试剂用量、温度、放置时间）。线性范围通常为0-80μg Fe/50mL。样品吸光度应落在标准曲线的线性范围内，否则需调整取样量。
9. 空白试验： 试剂空白至关重要，必须严格操作以扣除试剂和背景引入的吸光度。
10. 仪器： 分光光度计需预热稳定，比色皿需配对且清洁无痕。波长设置准确。
11. 安全： 操作浓酸、强碱熔融时，务必佩戴防护眼镜、手套，在通风橱内进行，注意高温灼伤。
通过严格遵循上述步骤和控制关键因素，分光光度法（尤其是邻菲啰啉法）能够准确可靠地测定氧化铝粉末中低含量的三氧化二铁。对于超低含量（如高纯氧化铝），可能需要更灵敏的方法（如石墨炉原子吸收光谱法或ICP-OES/MS）。
