吸光光度法 / / 显色反应及显色条件的选择

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吸光光度法 / / 显色反应及显色条件的选择

•进行光度分析时，首先要把待测组分转变成有色化合物，然后测定吸光度或吸收曲线•将待测组分转变成有色化合物的反应叫显色反应•与待测组分形成有色化合物的试剂称为显色剂

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吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择

显色反应的分类•配位反应 ---- 最主要的显色反应•氧化还原反应

显色反应的选择•灵敏度高摩尔吸收系数 K 的大小是显色反应灵敏度高低的重要标志应当选择生成的有色物质的‘较大的显色反应

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• 选择性好• 显色剂仅与一个组分或少数几个组分发生显色反应

• 仅与某一种离子发生反应者称为特效的（或专属的）显色剂

• 显色剂在测定波长处无明显吸收试剂空白值小，可以提高测定的准确度。

• 两种有色物质最大吸收波长之差称为“对比度”，一般要求显色剂与有色化合物的对比度 △ 入在 60nm 以上

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• 反应生成的有色化合物组成恒定，化学性质稳定可以保证至少在测定过程中吸光度基本上不变，杏则将影响吸光度测定的准确度及再现性。

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• 显色条件的选择• 显色剂用量

• 根据溶液平衡原理，有色配合物稳定常数愈大，显色剂过量愈多，愈有利于待测组分形成有色配合物

• 过量显色剂的加人，有时会引起副反应的发生，对测定反而不利

• 显色剂的适宜用量常通过实验来确定

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• 曲线表明，当显色剂浓度。 R 在 0 一 a 范围内时，显色剂用量不足，待测离子没有完全转变成有色配合物

• 在 a 一 b 范围内，曲线平直，吸光度出现稳定值，因此可在 a 一 b 间选择合适的显色剂用量。这类反应生成的有色配合物稳定，对显色剂浓度控制要求不太严格

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• 曲线表明，当 CR 在 a ~ b 这一较窄的范围内时，吸光度值才较稳定，其余吸光度都下降，因此必须严格控制 C R 的值

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• 曲线表明，随着显色剂浓度增大，吸光度不断增大

• 这种情况下必须十分严格地控制显色剂用量。

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• 酸度• 大多数有机显色剂是有机弱酸，且带有酸碱指示剂性质，

溶液中存在着下列平衡：

• 酸度改变，将引起平衡移动，从而影响显色剂及有色化合物的浓度，还可能引起配位基团数目的改变以致改变溶液的颜色。

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• 酸度对待测离子存在状态及是否发生水解也有影响• 显色反应的适宜酸度范围可通过实验来确定：• 固定待测组分及显色剂浓度，改变溶液 pH ，测定其吸

光度，作出吸光度一 pH 关系曲线，选择曲线平坦且吸光度高的部分对应的 pH 作为测定条件。

• 显色温度• 一般在室温下进行• 加热 ---- 可以加速显色反应进行完全• 有的有色物质当温度偏高时容易分解• 适宜的温度范围 ---- 通过实验找出

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• 显色时间• 影响 ---- 大多数显色反应需要经一定的时间，才能完成。

时间的长短又与温度的高低有关。有的有色物质在放置时，受到空气的氧化或发生光化学反应，会使颜色减弱。

• 确定 ---- 通过实验，作出一定温度下的吸光度一时间关系曲线，求出适宜的显色时间。

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• 干扰的消除• 共存离子如本身有颜色，或与显色剂作用生成有色化合物，

都将干扰测定。• 消除共存离子的干扰的方法：• 加人配位掩蔽剂或氧化还原掩蔽剂，使干扰离子生成无色

配合物或无色离子。

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• 选择适当的显色条件以避免干扰• 利用酸效应，控制显色剂离解平衡，降低 [ R ] ，使干扰

离子不与显色剂作用

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• 分离干扰离子• 采用沉淀、离子交换或溶剂萃取等分离方法除去干扰离子• 溶剂萃取分离方法可直接在有机相中显色，称为萃取光度

法。• 选择适当的光度测量条件• 波长• 参比溶液

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• 光度分析条件进行适当的控制，使试样的显色条件与绘制标准曲线时的条件一致，才能得到重现性好而准确度高的分析结果

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吸光光度法 / 显色剂

• 无机显色剂• 无机显色剂与金属离子生成的化合物不够稳定，灵敏度和

选择性也不高，• 硫氰酸盐

• 钥酸铵

• 过氧化氢

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• 有机显色剂• 大多数有机显色剂与金属离子生成极其稳定的赘合物，显

色反应的选择性和灵敏度都较无机显色反应高，因而它广泛应用于吸光光度分析中

• 有机显色剂及其产物的颜色与它们的分子结构的关系

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• 生色团• 生色团 ---- 某些含不饱和键的基团，如偶氮基、对醌基和羰基等。

• 这些基团中的 π电子被激发时需能量较小，可吸收波• 长 200 nm 以上的可见光而显色。

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• 助色团• 助色团 ----含孤对电子的基团，如氨基、羟基和卤代基等。

这些基团与生色团上的不饱和键作用，使颜色加深。

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• 助色团的影响示例• 水杨酸中引人甲氧基后，与 Fe （ III ）反应所得产物

的最大吸收波长向长波方向移动，颜色也因而加深。这种现象称为“红移”。

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• 当金属离子与有机显色剂形成赘合物时，金属离子与显色

剂中的不同基团通常形成一个共价键和一个配位键，改变了整个试剂分子内共扼体系的电子云分布情况，从而引起颜色的改变。如茜素与 A13 ＋反应；

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• 由于茜素分子中氧原子提供电子对，与 A13 ＋配位，氧原子的电子云发生较大变形，而这个氧原子又是处在共扼体系中，因此生成配合物的颜色显著地加深。

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• 有机显色剂的类型• 偶氮类显色剂• 显色剂分子中含有偶氮基。凡含有偶氮结构的有机化合物，

都是带色的物质。当偶氮基两端与芳烃碳原子相连，而且在其邻位上有一定的配位基团

• 此类化合物在一定的条件下就能与某些金属离子作用，改变生色团的电子云结构，使颜色发生明显的变化。

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• 偶氮类显色剂特点• 性质稳定• 显色反应灵敏度高• 选择性好• 对比度大• 是目前应用最广泛的一类显色剂。其中以偶氮胂 III 等最

为突出。偶氮胂 III 的结构式为

特别适用于铀、钍、锆等元素以及稀土元素总量的测定

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• 三苯甲烷类显色剂• 铬天青 S• 二甲酚橙• 结晶紫• 罗丹明 B

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吸光光度法 / 吸光度测量条件的选择

• 入射光波长的选择• 一般选择 λ max

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• λ max 不在仪器可测波长范围内，或干扰物质在此波长处有强烈的吸收，那么可选用非最大吸收处的波长。但应注意尽可能选择 λ 值随波长改变而变化不太大的区域内的波长

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• 参比溶液的选择

• 仅待测物与显色剂的反应产物有吸收，可用纯溶剂作参比溶液• 显色剂或其他试剂略有吸收，应用空白溶液（不加试样溶液）

作参比溶液。• 试样中其他组分有吸收，但不与显色剂反应• 当显色剂无吸收时，可用试样溶液作参比溶液• 当显色剂略有吸收时，可在试液中加人适当掩蔽剂将待测

组分掩蔽后再加显色剂，以此溶液作参比溶液。

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• 吸光度读数范围的选择• 吸光度的实验测定值总存在着误差。在不同吸光度下相同

的吸光度读数误差对测定带来的浓度误差是不同的

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• △ T 被认为是由仪器刻度读数不可靠所引起的误差。一般分光光度计的 △ T 约为土 0 . 2 ％一士 2 % ，与透光度值无关。不同的仪器设计和制造水平的不同， △ T 不同。但对同一台仪器，是一个常数

• 设 △ T =0 . 5 % ，算出不同透光度值时的浓度相对误差，作图得

•若令式（ 9 一 7 ）的导数为零，可以求出当 T = 0 . 368 ( A = 0 . 434 ）时，浓度相对误差最小，约为 1 . 4 ％。

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• 由图可知，浓度相对误差大小和透光度读数范围有关• 当所测吸光度在 0 ． 15 一 1 . 0 或 T / % = 70 一 1

0 的范围内，浓度测量相对误差约为 1 . 4 ％一 2 . 2 % • 最小误差为 1 . 4 % （ △ T = 0 . 5 % ）• 测量的吸光度过低或过高，误差都是非常大的• 因而普通分光光度法不适用于高含量或极低含量物质的测

定

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吸光光度法 / 吸光光度法的应用

• 单点比较法• 标准曲线法• 多组分分析

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• 单点比较法• 在相同的测定条件下• Ax=KbCx

• As=KbCs

CS----标准样品的浓度Cx----未知样品的浓度Cx=Ax · Cs / As

单点比较可能造成较大的误差，实用上，常在标准曲线的基础上使用该法

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• 标准曲线法• 使用 4~8 个点，做出标准曲线• 根据未知样品的 A 值，在曲线上查出它的含量

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• 多组分分析• 假定溶液中同时存在两种组分 x 和 y ，它们的吸收光谱一般有如下两种情况：

• 吸收光谱不重叠，或至少可能找到某一波长时 x 有吸收而 y 不吸收，在另一波长时， y 吸收而 x 不吸收，，则可分别在波长时 λ1 λ2 ，测定组分 x 和 y 而相互不产生干扰。

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• 吸收光谱重叠• 找出两个波长，在该波长下，二组分的吸光度差值 △ A

较大

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• 在波长为 λ1和 λ2 时测定吸光度 A1和 A 2 ，由吸光度值的加和性得联立方程：

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• 习题• P268 2, 3, 6, 7


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