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吸光光度法显色反应、显色剂及影响因素

  • 发布日期:2016/12/28 9:43:04 阅读次数:2318
  • 一、显色反应和显色剂

    1.显色反应

    有色物质本身具有明显的颜色,可直接用于光度分析,但如果被测组分的颜色很浅或没有颜色,则需加入适当的试剂使之生成有色物质,这种加入某种试剂使被测组分变成有色物质的反应称为显色反应。所加入的试剂称为显色剂。显色反应有配位反应和氧化还原反应等,其中以配位反应应用最广。对于显色反应,一般应满足下列要求:

    ①灵敏度高。吸光光度法一般用于微量组分的测定。显色反应的灵敏度是选择显色反应的重要指标,而显色反应的灵敏度是用有色化合物的摩尔吸光系数ε来衡量的,因此应选择生成有色物质的ε较大的显色反应,一般要求ε≥104。

    ②反应能定量完成。生成的有色物质组成恒定,化学性质稳定。只有组成恒定,被测组分与有色物质之间才有定量关系。

    ③选择性好。显色剂最好只与待测离子发生反应,其他组分不干扰或干扰易消除。

    ④显色清晰。生成的有色化合物与显色剂之间的颜色差别要大,一般要求有色化合物的最大吸收波长和显色剂的最大吸收波长之差,应大于60nm。

    2.显色剂

    ①无机显色剂。许多无机试剂可与金属离子显色,但多数显色反应灵敏度不高,选择性不好,而且生成的有色化合物不够稳定。因此,仅有少数无机显色剂应用于光度分析。目前应用较多的主要有硫氰酸盐、铝酸按和过氧化氢等。

    ②有机显色剂。许多有机试剂能与金属离子反应,生成非常稳定的有色金属螯合物。这些显色反应不仅灵敏度高,而且选择性也好。另外,许多金属螯合剂易溶于有机溶剂,可进行萃取比色,从而进一步提高了测定的灵敏度和选择性。因此,有机显色剂在吸光光度分析中得到广泛的应用。

    二、影响显色反应的因素

    在实际应用中,能够完全满足要求的显色反应是比较少的。因此,在初步选定显色反应之后,要认真细致地研究影响显色反应的各种因素,找出显色反应的最佳条件。

    1.显色剂用量

    在进行显色时,为了使显色反应尽可能进行完全,一般应加入过量的显色剂。但有些显色反应,加入过量显色剂会产生副反应,对测定不利,在这种情况下,显色剂的加入量应严格控制,使标准溶液和试样溶液生成有色化合物的组成固定。

    在拟定新方法时,显色剂和其他试剂的加入量都必须通过实验确定,具体方法是:在一系列浓度相同的试液中,加入不同量的显色剂,在相同条件下分别测定其吸光度,若显色剂用量在某范围内所测得的吸光度不变,就可在此范围内确定显色剂的加入量。

    2.溶液的酸度

    溶液的酸度对显色反应的影响很大,它不仅直接影响着金属离子和显色剂的存在形式,而且也影响着有色化合物的组成和稳定性。例如Fe3+与磺基水杨酸的配合反应,当pH=1.8~2.5时,生成1:1的紫红色配合物;pH=4~8时,生成1:2的红色配合物;pH=8~11.5时,则生成1:3的黄色配合物。因此,显色反应通常要求在一定酸度下进行。适宜的酸度可通过实验来确定,方法是:固定溶液中被测组分与显色剂的浓度,改变溶液的pH,分别测出溶液的吸光度,以吸光度为纵坐标,pH为横坐标作图得到的A—pH曲线,曲线上平直部分(吸光度不变)所对应的pH区间,即为最佳的酸度范围。

    3.显色时间

    有些显色反应速率很快,瞬间即可完成,并且颜色很快达到稳定状态,在较长的时间内保持不变。但大多数显色反应速率较慢,需要一定的时间,溶液才能达到稳定状态。因此,应根据具体情况,掌握适当的显色时间,在颜色稳定的时间范围内进行测定。

    4.显色温度

    不同显色反应所要求的温度不一样。大多数显色反应可在室温下进行,但有些显色反应需加热至一定温度才能完成。例如,用抗坏血酸作还原剂,以钼蓝法测定磷时,若在室温下显色需要1h,而在沸水浴中显色,10min内就可完成。但应当注意,有些有色化合物在较高温度下容易分解,不利于测定。因此,应根据不同的情况,选择合适的温度进行显色。

    5.溶剂

    溶剂的性质对显色反应也有影响。有些有色化合物的离解度,在水中比在有机溶剂中大,当溶液中加入可与水混溶的有机溶剂时,可使颜色加深,提高测定的灵敏度;溶剂对有色化合物的稳定性也会发生影响,使颜色改变;某些显色反应的速率也受溶剂的影响。所以,在光度分析中要注意溶剂的选择。

    6.共存离子

    共存离子在光度分析中的影响是多方面的,主要表现为:共存离子本身有颜色或与显色剂反应生成有色化合物;在显色条件下共存离子水解产生沉淀使溶液混浊;与待测组分或显色剂形成更稳定的配合物,使显色反应不能进行完全等。这些影响可用控制酸度,加入掩蔽剂及分离干扰离子等方法加以消除,也可利用选择适当的波长和合适的参比溶液来避免。

    总之,在拟定光度分析方法时,须通过条件实验找出合适的条件后再进行测定。

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