《分析化学》第十章 吸光光度法 第四节 吸光光度法分析条件的选择

第31讲 第十章吸光光度法 第2讲 第四节吸光光度法分析条件的选择 显色反应及其条件的选择 (一)显色反应和显色剂 1显色反应 在分光光度分析中,将试样中被测组分转变成 有色化合物的反应叫显色反应。显色反应可分两大 类,即络合反应和氧化还原反应,而络合反应是最 主要的显色反应。与被测组分化合成有色物质的试 剂称为显色剂。同一组分常可与若干种显色剂反应, 生成若干有色化合物,其原理和灵敏度亦有差别。 一种被测组分究竞应该用哪种显色反应,可根据所 需标准加以选择

第31讲 第十章 吸光光度法 第2讲 ⚫第四节 吸光光度法分析条件的选择 ⚫一、显色反应及其条件的选择 ⚫（一）显色反应和显色剂 ⚫ 1.显色反应 ⚫ 在分光光度分析中，将试样中被测组分转变成 有色化合物的反应叫显色反应。显色反应可分两大 类，即络合反应和氧化还原反应，而络合反应是最 主要的显色反应。与被测组分化合成有色物质的试 剂称为显色剂。同一组分常可与若干种显色剂反应， 生成若干有色化合物，其原理和灵敏度亦有差别。 一种被测组分究竞应该用哪种显色反应，可根据所 需标准加以选择

第31讲 第十章吸光光度法 第2讲 ●选择显色反应的一般标准 (1)选择性要好。一种显色剂最好只与一种被测组 分起显色反应,这样干扰就少。或者干扰离子容易 消除、或者显色剂与被测组分和干扰离子生成的 有色化合物的吸收峰相隔较远 (2)灵敏度要高。由于吸光光度法一般是测定微量 组分的,灵敏度高的显色反应有利于微量组分酌测 定。灵敏度的高低可苁摩尔吸光系数值的大小来判 断,K值大灵敏度高,否则灵敏度低。恒应注意,灵 敏度高的显色反应,并不一定选择性就好,对于高 含量的组分不一定要选用灵敏度高的显色反应。 (3)对比度要大。即如果显色剂有颜色,则有色化合 物与显色剂的最大吸收波长的差别要大,一般要求 在60nm以上

⚫选择显色反应的一般标准 : ⚫(1) 选择性要好。一种显色剂最好只与一种被测组 分起显色反应，这样干扰就少。或者干扰离子容易 被消除、或者显色剂与被测组分和干扰离子生成的 有色化合物的吸收峰相隔较远。 ⚫ (2)灵敏度要高。由于吸光光度法一般是测定微量 组分的，灵敏度高的显色反应有利于微量组分酌测 定。灵敏度的高低可从摩尔吸光系数值的大小来判 断，κ值大灵敏度高，否则灵敏度低。但应注意，灵 敏度高的显色反应，并不一定选择性就好，对于高 含量的组分不一定要选用灵敏度高的显色反应。 ⚫(3)对比度要大。即如果显色剂有颜色，则有色化合 物与显色剂的最大吸收波长的差别要大，一般要求 在60nm以上。 第31讲 第十章 吸光光度法 第2讲

第31讲 第十章吸光光度法 第2讲 ●(4)有色化合物的组成要恒定,化学性质要稳 定。有色化合物的组成若不确定,测定的再 现性就较差。有色化合物若易受空气的氧化、 日光的照射而分解,就会引入测量误差 5)显色反应的条件要易于控制。如果条件 要求过于严格,难以控制,测定结果的再现 性就差

⚫ (4)有色化合物的组成要恒定,化学性质要稳 定。有色化合物的组成若不确定，测定的再 现性就较差。有色化合物若易受空气的氧化、 日光的照射而分解，就会引入测量误差。 ⚫ (5)显色反应的条件要易于控制。如果条件 要求过于严格，难以控制，测定结果的再现 性就差。 第31讲 第十章 吸光光度法 第2讲

第31讲 第十章吸光光度法 第2讲 2显色剂 (1)无机显色剂 许多无机试剂能与金属离子起显色反应,如Cu2+ 与氨水形成深蓝色的络离子 Cu(NH4)42,SCN与Fe3 形成红色的络合物 Fe(scn2或Fe(SCN}3等。但是多 数无机显色剂的灵敏度和选择性都不高,其中性能较 好,目前还有实用价值的有硫氰酸盐、钼酸铵、氨水 和过氧化氢等 (2)有机显色剂 许多有机试剂,在一定条件下,能与金属离子 生成有色的金属螯合物(具有环状结构的络合物)

⚫2.显色剂 ⚫(1)无机显色剂 ⚫ 许多无机试剂能与金属离子起显色反应，如Cu2+ 与氨水形成深蓝色的络离子Cu(NH4 ) 4 2+ ，SCN-与Fe3+ 形成红色的络合物Fe(SCN)2+或Fe(SCN)6 3-等。但是多 数无机显色剂的灵敏度和选择性都不高，其中性能较 好，目前还有实用价值的有硫氰酸盐、钼酸铵、氨水 和过氧化氢等。 ⚫(2)有机显色剂 ⚫ 许多有机试剂，在一定条件下，能与金属离子 生成有色的金属螯合物(具有环状结构的络合物)。 第31讲 第十章 吸光光度法 第2讲

第31讲 第十章吸光光度法 第2讲 将金属螯合物应用于光度分析中的优点是: 1.大部分金属螯合物都呈现鲜明的颜色,摩 尔吸光系数大于104,因而测定的灵敏度很高; 2.金属螯合物都很稳定,一般离解常数都很 小,而且能抗辐射; 3.专用性强,绝大多数有机整合剂,在一定 条件下,只与少数或其一种金属离子络合,而且同 种有机螯合剂与不同的金属离子络合时,生成具 有特征颜色的螯合物

将金属螯合物应用于光度分析中的优点是： 1．大部分金属螯合物都呈现鲜明的颜色，摩 尔吸光系数大于104 ，因而测定的灵敏度很高； 2．金属螯合物都很稳定，一般离解常数都很 小，而且能抗辐射； 3．专用性强，绝大多数有机整合剂，在一定 条件下，只与少数或其一种金属离子络合，而且同 一种有机螯合剂与不同的金属离子络合时，生成具 有特征颜色的螯合物 第31讲 第十章 吸光光度法 第2讲

第31讲 第十章吸光光度法 第2讲 4.虽然大部分金属螯合物难溶于水, 但可被萃取到有机溶剂中,大大发展了萃取 光度法。 5.在显色分子中,金属所占的比率很 低,提高了测定的灵敏度。因此,有机显色 剂是光度分析中应用最多最广的显色剂,寻 找高选择性、高灵敏度的有机显色剂,是光 度分析发展和研究的重要内容

4．虽然大部分金属螯合物难溶于水， 但可被萃取到有机溶剂中，大大发展了萃取 光度法。 5．在显色分子中，金属所占的比率很 低，提高了测定的灵敏度。因此，有机显色 剂是光度分析中应用最多最广的显色剂，寻 找高选择性、高灵敏度的有机显色剂，是光 度分析发展和研究的重要内容。 第31讲 第十章 吸光光度法 第2讲

第31讲 第十章吸光光度法 第2讲 在有机化合物分子中,凡是包含有共轭双键的 基团如 N=O、-NO2、对醌基、=C O(羰基)、=C=S(硫羰基)等,一般都具有颜色 原因是这些基团中的m电子被光激发时,只需要较 小的能量,能吸收波长大于200nm的光,因此,称 这些基团为生色团;某些含有未共用电子对的基团 如胺基NH2,RHN-,R2N-(具有一对未共用电子 对),羟基OH(具有两对末共用电子对),以及卤代 基一F,一Cl,-Br,一等,它们与生色基团上的不 饱和键互相作用,引起永久性的电荷移动,从而减 小了分子的活化能促使试剂对光的最大吸收“红移” (向长波方向移动),使试剂颜色加深,这些基团称 为助色团

⚫ 在有机化合物分子中，凡是包含有共轭双键的 基团如—N＝N—、—N＝O、—NO2、对醌基、＝C＝ O(羰基)、＝C＝S(硫羰基)等，一般都具有颜色， 原因是这些基团中的л电子被光激发时，只需要较 小的能量，能吸收波长大于200nm的光，因此，称 这些基团为生色团；某些含有未共用电子对的基团 如胺基—NH2，RHN—，R2N—(具有一对未共用电子 对)，羟基-OH(具有两对末共用电子对)，以及卤代 基—F，—Cl，—Br，—I等，它们与生色基团上的不 饱和键互相作用，引起永久性的电荷移动，从而减 小了分子的活化能促使试剂对光的最大吸收“红移” (向长波方向移动)，使试剂颜色加深，这些基团称 为助色团。 第31讲 第十章 吸光光度法 第2讲

第31讲 第十章吸光光度法 第2讲 含有生色基团的有机化合物常常能与许多全 属离子化合生成性质稳定且具有特征颜色的化合 物,且灵敏度和选择性都很高,这就为用光度法 测定这些离子提供了很好的条件。 有机显色剂的种类很多,下面仅将应用较广 泛的几种介绍如下: 1邻二氮菲 2双硫腙 3.二甲酚橙 4.偶氮胂Ⅲ 5.铬天青S

⚫ 含有生色基团的有机化合物常常能与许多全 属离子化合生成性质稳定且具有特征颜色的化合 物，且灵敏度和选择性都很高，这就为用光度法 测定这些离子提供了很好的条件。 ⚫ 有机显色剂的种类很多，下面仅将应用较广 泛的几种介绍如下： ⚫ 1.邻二氮菲 ⚫ 2.双硫腙 ⚫ 3. 二甲酚橙 ⚫ 4. 偶氮胂III ⚫ 5．铬天青S 第31讲 第十章 吸光光度法 第2讲

第31讲 第十章吸光光度法 第2讲 ●(二)显色反应条件的选择 显色反应能否完全满足光度法的要求,除了与显 色剂的性质有主要关系外,控制好显色反应的条件也 是十分重要的,如果显色条件不合适,将会影响分析 结果的准确度 1.显色剂的用量 显色就是将被测组分转变成有色化合物,表示: M+ R MR (被测组分)(显色剂)(有色化合物) 反应在一定程度上是可逆的。为了减少反应的可 逆性,根据同离子效应,加入过量的显色剂是必要的, 但也不能过量太多,否则会引起副反应,对测定反而 不利

⚫（二）显色反应条件的选择 ⚫ 显色反应能否完全满足光度法的要求，除了与显 色剂的性质有主要关系外，控制好显色反应的条件也 是十分重要的，如果显色条件不合适，将会影响分析 结果的准确度。 ⚫1.显色剂的用量 ⚫ 显色就是将被测组分转变成有色化合物，表示： ⚫ M + R = MR ⚫ (被测组分) (显色剂) (有色化合物) ⚫ 反应在一定程度上是可逆的。为了减少反应的可 逆性，根据同离子效应，加入过量的显色剂是必要的， 但也不能过量太多，否则会引起副反应，对测定反而 不利。 第31讲 第十章 吸光光度法 第2讲

第31讲 第十章吸光光度法 第2讲 2溶液的酸度 溶液酸度对显色反应的影响很大,这是由于溶液 的酸度直接影响着金属离子和显色剂的存在形式以及 有色络合物的组成和稳定性。因此,控制溶液适宜的 酸度,是保证光度分析获得良好结果的重要条件之一。 (1)酸度对被测物质存在状态的影响 大部分高价金属离子都容易水解,当溶液的酸度 降低时,会产生一系列羟基络离子或多核羟基络离子 高价金属离子的水解象多元弱酸的电离一样,是分级 进行的。 随着水解的进行,同时还发生各种类型的聚合反 应。聚合度随着时间增大,而最终将导致沉淀的生成。 显然,金属离子的水解,对于显色反应的进行是不利 的,故溶液的酸度不能太低

⚫2.溶液的酸度 ⚫ 溶液酸度对显色反应的影响很大，这是由于溶液 的酸度直接影响着金属离子和显色剂的存在形式以及 有色络合物的组成和稳定性。因此，控制溶液适宜的 酸度，是保证光度分析获得良好结果的重要条件之一。 ⚫ (1)酸度对被测物质存在状态的影响 ⚫ 大部分高价金属离子都容易水解，当溶液的酸度 降低时，会产生一系列羟基络离子或多核羟基络离子。 高价金属离子的水解象多元弱酸的电离一样，是分级 进行的。 ⚫ 随着水解的进行，同时还发生各种类型的聚合反 应。聚合度随着时间增大，而最终将导致沉淀的生成。 显然，金属离子的水解，对于显色反应的进行是不利 的，故溶液的酸度不能太低。 第31讲 第十章 吸光光度法 第2讲