光度法分析樣品的條件
實(shí)驗(yàn)室k / 2019-07-20
在利用光度法進(jìn)行樣品的定量分析時(shí)，由于許多簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)和有機(jī)化合物摩爾吸收系數(shù)很小，不能用光度法直接測(cè)定它們的含量，因此首先要將樣品中被測(cè)定的組分定量地轉(zhuǎn)變成有吸光能力的有色化合物，將被測(cè)組分轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩衔锏姆磻?yīng)稱為顯色反應(yīng)，與被測(cè)成分形成有色化合物的試劑稱為顯色劑。在分析工作中必須要選擇合適的顯色反應(yīng)，并嚴(yán)格控制反應(yīng)的條件。
顯色反應(yīng)的選擇
顯色反應(yīng)可分為兩大類，即配位反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)，而配位反應(yīng)是最主要的顯色反應(yīng)。同一組分?？膳c多種顯色劑反應(yīng)，生成不同的有色物質(zhì)。究竟選用何種顯色劑較好，應(yīng)考慮下列因素：
1.靈敏度高 光度法一般用于微量組分的測(cè)定，因此，選擇靈敏的顯色反應(yīng)是首先要考慮的。吸光物質(zhì)的摩爾吸收系數(shù)ε的大小是靈敏度大小的主要標(biāo)志，一般情況下，當(dāng)ε值大于10(4次方)時(shí)，可以認(rèn)為該反應(yīng)的靈敏度較高。
2.選擇性好 選擇性好是指顯色劑只能與某一個(gè)極少數(shù)幾個(gè)組分發(fā)生顯色反應(yīng)。如果僅與某一個(gè)組分發(fā)生反應(yīng)的試劑稱為特效(或?qū)?的顯色劑，實(shí)際上這種特效顯色劑是沒(méi)有的。但是干擾較少或嚴(yán)格控制反應(yīng)的條件可以除去干擾顯色反應(yīng)的影響，使顯色劑成為選擇性試劑。
3.顯色劑在測(cè)定波長(zhǎng)無(wú)明顯的吸收 這樣，試劑空白小，可以提高測(cè)定的準(zhǔn)確度。通常將兩種有色物質(zhì)最大吸收波長(zhǎng)的差稱為“對(duì)比度”，在一般的光度法分析中，要求顯色劑與有色化合物的對(duì)比度△λ大于60nm。
4.有色化合物的穩(wěn)定性 有色化合物穩(wěn)定性好或在測(cè)定吸光度的過(guò)程中保持基本上不變，這對(duì)光度法的準(zhǔn)確度和精密度都有很大的影響。
顯色反應(yīng)的條件
很多顯色反應(yīng)需要?jiǎng)?chuàng)造條件或控制在最佳條件下，提高反應(yīng)的靈敏度、選擇性和穩(wěn)定性，才能滿足光度法測(cè)定的要求。因此，必須了解影響顯色反應(yīng)的平衡及反應(yīng)速度等各種因素，然后利用其有利因素，改善條件，將不利因素化為有利因素，以便得到準(zhǔn)確可靠的結(jié)果。影響顯色反應(yīng)的主要因素一般為顯色劑用量、pH、溫度、時(shí)間以及與測(cè)定組份共存的干擾物質(zhì)等?，F(xiàn)將這些因素分述于下。
1.顯色劑用量 為了使顯色反應(yīng)進(jìn)行完全，保證被測(cè)組分定量地轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩衔?，根?jù)反應(yīng)的平衡原理，應(yīng)該有過(guò)量的顯色劑。但試劑用量過(guò)大對(duì)有色化合物的組成亦有影響，反而對(duì)測(cè)定不利。顯色劑的最佳用量一般都是通過(guò)試驗(yàn)確定。其方法是將待測(cè)組分的濃度及其他條件固定，然后加入不同量的顯色劑，測(cè)定其吸光度，繪制吸光度(A)-顯色劑濃度(C)曲線。一般可能有如圖11-13所示三種不同的情況。
圖11-13(a)中曲線說(shuō)明，當(dāng)顯色劑濃度CR在0-a范圍內(nèi)，顯色劑用量不足，待測(cè)離子沒(méi)有完全轉(zhuǎn)變成有色化合物，吸光度A隨CR增大而增大。在a-b范圍內(nèi)，曲線平坦，吸光度即不隨試劑用量而變，對(duì)試劑濃度的控制要求不高。圖11-13(b)中曲線說(shuō)明，當(dāng)顯色劑濃度在a-b這一較窄的范內(nèi)，吸光度才較穩(wěn)定，在此范圍以外，吸光度都隨顯色劑濃度而變，所以必須嚴(yán)格控制CR的濃度，才能進(jìn)行被測(cè)組分的測(cè)定。例如，硫氰酸鹽與鉬(V)的反應(yīng)
顯色劑SCN-濃度偏低或偏高，生成的配位化合物的配位數(shù)也或低或高，吸光度降低，不利于鉬的測(cè)定。圖10-13(c)中曲線說(shuō)明，隨著顯色劑濃度增大，吸光度增大，在這種情況下，除非十分嚴(yán)格地控制顯色劑的用量，一般是不能用于定量分析的。
2.酸度 酸度對(duì)顯色反應(yīng)的影響很重要，很多有機(jī)顯色劑是有色的弱酸(HR)，有酸堿指示劑的性質(zhì)，在與被測(cè)組分(Men+)反應(yīng)時(shí)存在著以下平衡：
酸度改變，將會(huì)引起平衡移動(dòng)，從而影響顯色劑存在的形式和有色化合物的濃度變化，以致改變?nèi)芤旱念伾?。例如，F(xiàn)e3+與磺基水楊酸(C7H4SO62-)的反應(yīng)，在pH1.8～2.5時(shí)生成紅色的Fe(C7H4SO6)+，在pH4～8時(shí)生成橙色的Fe(C7H4SO6)2-，在pH8～11.5時(shí)，生成黃色的Fe(C7H4SO6)33-；在pH＞12時(shí)，則因Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀，而不能生成可溶性的有色離子。
其他如氧化還原反應(yīng)、縮合反應(yīng)等，溶液的酸堿性也有重要的影響，常常須要用緩沖溶液保持溶液在一定pH值下進(jìn)行顯色反應(yīng)。
3.溫度 很多顯色反應(yīng)都是在室溫下進(jìn)行，溫度變化一般對(duì)結(jié)果的影響不大。有些反應(yīng)則需要加熱，以加速反應(yīng)進(jìn)行。但有些反應(yīng)在較高的溫度時(shí)，容易產(chǎn)生副反應(yīng)使有色化合物分解。因此，對(duì)不同的反應(yīng)，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)找出最佳的溫度范圍或控制恒溫。
4.時(shí)間 有些顯色反應(yīng)需要一定的時(shí)間才能進(jìn)行完全，但又不能用提高溫度加速反應(yīng)。亦有些反應(yīng)能很快地進(jìn)行完全，但有色物質(zhì)隨著時(shí)間的推移，逐漸被空氣中的氧氧化或發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)，使吸光度隨著時(shí)間而變化。因此，必須在一定條件下通過(guò)試驗(yàn)，作出吸光度-時(shí)間關(guān)系曲線，確定測(cè)量吸光度最合適的時(shí)間。
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