9.3 显色反应及影响因素

9.4 光度分析法的设计

9.5 吸光光度法的误差

9.3 显色反应及影响因素

要求：

a. 选择性好

b. 灵敏度高 (ε>104)

c. 产物的化学组成稳定

d. 化学性质稳定

e. 反应和产物有明显的颜色差别 (对比度 l>60nm)

没有颜色的化合物，需要通过适当的反应定量生成有 色化合物再测定－ 显色反应

1、显色反应

2、显色剂

无机显色剂 :KSCN ：测 Fe、Mo、W、 Nb 等

钼酸铵：测 P、 As 等 过氧化氢：测 Ti、 V 等

有机显色剂：

分子结构

含有生色团 (即含不饱和键的基团 )

如偶氮基，对醌基和羰基等

含有助色团 (含孤对电子的基团 )

如氨基、羟基和卤代基等。

CH3－ C－ C－CH3

HO－ N N－ OH

＝ ＝

NN

OH

COOH

SO3H

OO型：

N

N N OH

OH

ON型： PAR (4-(2-吡啶偶氨 )-间苯二酚 )

NH NH

N

S

NS型：

双硫腙

NN型： 丁二酮肟

邻二氮菲

磺基水杨酸

N N N N

SO3HHO3S

OH OHAsO H3 2 H O As32

偶氮类：偶氮胂 III

三苯甲烷类 三苯甲烷酸性染料 铬天菁 S

O

CH3

COOH

HO

C

ClCl

SO3H

CH3

COOH

三苯甲烷碱性染料 结晶紫

C

N(CH3)2(H3C)2N

N(CH3)2

邻菲罗啉类： 新亚铜灵

N N

CH3CH3

肟类：丁二肟

C C CH3

N N OHHO

CH3

3、多元络合物

混配化合物V-PAR-H2O （吡啶偶氮间苯二酚）

离子缔合物 AuCl4

--罗丹明 B

金属离子 -配体 -表面活性剂体系 Mo-水杨基荧光酮 -CTMAB (十六烷基甲基溴化铵 )

杂多酸 :

磷酸盐或硅酸盐或砷酸盐

+ 钼酸盐 （过量）

杂多酸阴离子

(如 [PMo12O40]3-

12-磷钼酸阴离子 )

+还原剂如 SnCl2

磷钼蓝 或硅钼蓝 或砷钼蓝进行光度测定

适当酸度

副反应副反应M + nR = MRn

OH- H+

存在型体的变化存在型体的变化 RH = R- + H+ 1 2

生成不同配比的络合物生成不同配比的络合物 – 例，磺基水杨酸 – 例，磺基水杨酸 Fe Fe 3+3+

pH = 2 ~ 3pH = 2 ~ 3 FeRFeR 紫红色紫红色pH = 4 ~ 7pH = 4 ~ 7 FeRFeR22 橙色橙色pH = 8 ~ 10pH = 8 ~ 10 FeRFeR33 黄色黄色

4 影响因素

a 溶液酸度（ pH值及缓冲溶液）

酸度的选择

pH~][][

lgMMRn

以 作图 可得适宜 pH范围

实际工作中，作 A ~ pH 曲线，寻找适宜 pH 范

围。

A

pH

实际工作中，作 A ~ cR 曲线，寻找适宜cR 范围。

A

cR

b 显色剂的用量

稍过量，处于平台区

实际工作中，作 A ~ T 曲线，寻找适宜 反应温度。

A

T

A

T

A

T

A

T

A

T

c 显色反应温度

加热可加快反应速度，导致显色剂或产物分解

d 显色反应时间

针对不同显色反应确定显示时间显色反应快且稳定；显色反应快但不稳定；显色反应慢，稳定需时间；显色反应慢但不稳定

e 溶剂

有机溶剂，提高灵敏度、显色反应速率

实际工作中，作 A ~ t 曲线，寻找适宜 反应时间。

(1) 控制酸度法

测 Fe3 ＋ : (控制 pH)

Fe3+, Cu2+FeSS （紫红）Cu2+

pH 2.5 SS

f 干扰离子

干扰消除办法（显色反应干扰的消除）：

测 Co2 ＋ (含 Fe3+) : (掩蔽法 )

Co2 ＋ , Fe3+Co2+

FeF63- Co(SCN)2 (蓝 )

(1) NaF SCN －

Co2+

Fe2+, Sn4+

(2)Sn2+

Co(SCN)2

SCN －

(2)掩蔽剂掩蔽法

(3)氧化还原掩蔽法 (改变价态 )

(5) 选择适当的测定波长

(6) 增加显色剂用量

(7) 分离

(4)利用参比溶液消除显色剂和某些共存有色离子的干扰

515 655 415 500

钍 -偶氮砷III

钴 -亚硝基红盐

A A

络合物络合物

试剂

试剂

5 光度分析法的设计

1. 选择显色反应2. 选择显色剂3. 优化显色反应条件4. 选择检测波长5. 选择合适的浓度6. 选择参比溶液7. 建立标准曲线

测量条件选择｝

(1) 测定波长选择

“ ”选择原则： 吸收最大，干扰最小

灵敏度 选择性

一般来说，选择 max；如 max处有干扰，则选择无干扰处的进行测定

(2) 测定浓度控制 控制浓度 吸光度 A： 0.2～ 0.8

减少测量误差

(3) 参比溶液选择

参比溶液：光度测量时用来调节仪器的零点的一种溶液。

用途：消除由于吸收池壁及溶剂对入射光的反射和吸收带来

的误差，并扣除干扰的影响。如参比溶液选择不当，会使标

准曲线不通过原点。

1. 试液与显色剂均无色时，可用蒸馏水作参比。

2. 显色剂为无色，而被测试液中存在其他有色离子，可用不加显色剂的被测试液作参比 ,试样空白

3. 显色剂有颜色，可选试剂空白作参比

4. 干扰组分与显色剂有反应 ,又无法掩蔽消除时：

1）掩蔽被测组分，再加入显色剂，作参比

2）加入等量干扰组分到空白溶液中 ,作参比

5.改变加入的顺序，被测液不显色的溶液作参比

参比溶液的选择方法

试液 显色剂 参比溶液

无色 无色 蒸馏水

有色 无色 不加显色剂的试液

无色 有色 试剂空白

有色 有色 试液 +掩蔽剂(使试液无色 )+显色剂

(4) 标准曲线制作

0 1 2 3 4 5 6 7 80.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

c

A

理论基础：朗伯 - 比尔定律

相同条件下测定不同浓度标准溶液的吸光度 A

A～ c 作图

9.5 吸光光度法的误差

1、非单色光引起的偏移2、物理化学因素：非均匀介质及化学反应3、吸光度测量的误差4、显色反应的干扰

对朗伯 -比尔定律的偏移

设入射光由 1 和 2 两种波长组成，溶液的吸光质点对两种波长的光的吸收均遵从吸收定律

1 bcII

A 11

011 lg bcλII 110011

2 bcII

A λ 22

022 lg bcλII 210022

复合光 1 + 2时

21

0201lgII

IIA

bcbc II

II2λ1λ 1010

lg0201

0201

21 λλ bcA 1 或 bcA 2

21 λλ bcA 1 或 bcA 2

1 非单色光引起的偏移

非均匀介质胶体，悬浮、乳浊等对光产生散射，使实测吸光度增加，导致线性关系上弯化学反应离解、缔合、异构等

如：离解 Cr2O72- + H2O-=2HCrO4 - =2H+

+2CrO42-

异构 PAR 的偶氮－醌腙式

2 物理化学因素

吸光度标尺刻度不均匀

3 吸光度测量的误差

A＝ 0.434 ， T＝ 36. 8% 时，测量的相对误差

最小

A=0.2~0.8 T=15~65%

仪器测量误差

• 仪器测量误差公式推导

TA lg又 Tln434.0TdTdA 434.0

TTdT

AdA

ln

TTd

cdcE T

r ln得 浓度测量的

相对偏差

T lgT 最大时，即 (TlgT) ′= 0 时误差最小 ,

算得 lgT= - 0.434 , T=36.8% , A = 0.434

若测 A时产生微小的绝对差 dA，则相对误差 Er为：Er=dA/A； A=εbc (1), 当 b一定时，两边微分得： dA=εbdc (2) dc为测量浓度时的绝对误差， 二式相除： dA/A=dc/c=Er 故 dc正比 dA

• 最佳读数范围与最佳值

设： ΔT =1%，则可绘出溶液浓度

相对误差 Δc/c与其透光度 T 的关系

曲线。如图所示：

当： ΔT =1%， T 在 20%～

65%之间时，浓度相对误差较小，最

佳读数范围。

可求出浓度相对误差最小时的透光度 Tmin为：

Tmin＝ 36.8%, Amin＝ 0.434

用仪器测定时应尽量使溶液透光度值在 T %=20～ 65%

( 吸光度 A =0.70～ 0.20)。

本节要点：

•显色反应的基本要求

•显色反应的主要类型

•显色反应的主要影响因素及原理

•消除干扰显色反应的方法

•设计分光光度法需要考虑的条件

•选择参比溶液的原则

•吸光光度产生误差的原因