显色反应及显色条件的选择

第三节显色反应及显色条件的选择

将待测组分变成有色络合物的反应－显色反应。

与待测组分形成有色络合物的试剂－显色剂

一、显色反应的选择：

（1 ）灵敏度高：ε大是显色反应灵敏度的重要标志。

图6-5 吸光度与显色剂浓度的关系曲线

4 ．显色温度：升温加快显色，但温度偏高，

有色物质分解，由实验来确定。

总之：通过实验，分别作出A ～[R]，pH ，t ，T 曲线，找出合适的[R] ，pH，t，T ，即找出平坦区。

5 ．副反应的影响

6 ．溶剂的影响

7 ．共存离子的影响。

消除共存离子干扰的方法：

（

(5) 选用适当的分离方法。

三、显色剂(R)

1 ．无机显色剂：

无机显色剂在光度分析中应用不多，这主要是因为生成的络合物不够稳定，其灵敏度与选择度也不够高，目前，有价值的仅有硫氰酸盐、钼酸铵、H2O2等。

2 ．有机显色剂：R

大多数有机显色剂R 与金属离子生成稳定的螯合物，显色反应的选择性和灵敏度都较高。在吸光光度法中应用广泛。

①生色团：可吸收光子而产生跃迁的原子基因。它一般是分子中含有一个或多个某些不饱和基因( 共轭体系) 的有机化合物。

②助色团：含有孤对电子的基因，显然本身没有颜色，当它与某生色团相联时，( 与其不饱和键相互作用) ，能使该生色团的吸收波长位置向长波方向移动( 即红移) ，且光谱强度有所增大。

如：胺基：—NH2 R—NH—R2N—

羟基：—OH—OR—SH—CL 等。

③常用的有机显色剂：

有机显色剂的类型、品种都非常多。

A ：偶氮类显色剂：含有偶氮基—N=N —

凡含有偶氮结构的有机化合物，都是带色的。

偶氮类显色剂：性质稳定，显色反应灵敏度高，选择性好，对比度较大。

如：偶氮胂Ⅲ：

③ 选择性高 ( 比二元体系 ) 一种配体常可与多种金属离子产生类似的络合反应，而当形成三元络合物时，就减少了形成类似络合物的可能性。

如：铌、钽都可与邻苯三酚生成二元络合物，但在草酸介质中只有钽－邻苯三酚－草酸。

一、显色反应和显色剂

1、显色反应

在无机分析中，很少利用金属水合离子本身的颜色进行光度分析，因为它们的吸光系数值都很小。一般都是选适当的试剂，将带测离子转化为有色化合物，再进行测定。这种将试样中被测组分转变成有色化合物的化学反应，叫显色反应。显色反应有氧化还原反应和配位反应。而配位反应最主要，对于显色反应，一般应满足下列标准。

2、选择显色反应的一般标准

（1）选择性好。一种显色剂最好只与被测组分起显色反应。干扰少，或干扰容易消除。

（2）灵敏度高。分光光度法一般用于微量组分的测定，故一般选择生成有色化合物的、吸光度高的显色反应。但灵敏度高后，反应不一定选择性好。故应全面加以考虑。对于高含量组分的测定，不一定选用最灵敏的显色反应。（应考虑选择性）

（3）有色化合物的组成要恒定。化学性质稳定，对于形成不同配位比的配位反应，必须注意控制试验条件，使生成一定组成的配合物，以免引起误差。

（4）有色化合物与显色剂之间的颜色差别要大。这样显色时的颜色变化鲜明，而且在这种情况下，试剂空白一般较小。一般要求有色化合物的最大吸收波长与显色剂最大吸收波长之差在60nm以上。

R为显色剂，MR为有色化合物。

（5）显色反应的条件要易于控制。如果要求过于严格，难以控制，测定结果的再现性差。

3、无机显色剂

许多无机试剂能与金属离子起显色反应，如与氨水反应生成深蓝色的配离子，但多数无机显色剂的灵敏度和选择性都不高。其中性能较好。当有实用价值的无机显色剂列于表7-1：

表7-1 常用的无机显色剂

显色剂反应类型滴定元素酸度有色化合物组成颜色测定波长/nm

硫氢酸盐配位 Fe(Ⅲ) 0.1~0.8mol.L-1HNO3 Fe(SCN)52- 红 480

Mo(Ⅵ) 1.5~2mol.L-1H2SO4 MoO(SCN)5- 橙 460

W(Ⅴ) 1.5~2mol.L-1H2SO4 WO(SCN)4- 黄 405

Nb(Ⅴ) 3~4mol.L-1HCl NbO(SCN)4- 黄 420

钼酸铵杂多酸 Si 0.15~0.3mol.L-1H2SO4 H4SiO4.10MoO3.Mo2O3 蓝 670~820

P 0.5mol.L-1H2SO4 H3PO4.10MoO3.Mo2O3 蓝 670~830

V(Ⅴ) 1mol.L-1HNO3 P2O5.V2O5.22MoO3.nH3O 黄 420

W 4~6mol.L-1HCl H3PO4.10WO3.W2O5 蓝 660

氨水配位 Cu(Ⅱ) 浓氨水 Cu(NH3)42+ 蓝 620

Co(Ⅲ) 浓氨水 Co(NH3)53+ 红500

Ni浓氨水Ni(NH3)62+ 紫 580

过氧化氢配位 Ti(Ⅳ) 1~2mol.L-1H2SO4 TiO(H2O2)2+ 黄 420

V(Ⅴ) 0.5~3mol.L-1H2SO4 VO(H2O2)3+ 红橙 400~450

Nb 18mol.L-1H2SO4 Nb2O3(SO4)2.(H2O2)2 黄 365

4、有机显色剂

大多数有机显色剂常与金属生成稳定螯合物，有机显色剂中一般都含有生色团和助色团。有机化合物中的不饱和键基团能吸收波长大于200nm的光。这种基团称为广义的生色团。例如偶氮基(- N=N-)，醌基等。某些会有环对电子的基团，它们与生色团上的不饱和键相互作用，可以影响有机化合物对光的吸收，使颜色加深。这些基团称为助色团。例如：胺基（-NH2），羟基（-OH）等，以及卤代基（X-)等,它们能与生色团上的不饱和键相互作用，引起永久性的电荷移动，从而减小了分子的激化能，促使试剂对光的最大吸收向长波方向移动。所以这些基团称为助色团。有机显色剂是一般分析工作中常用的显色剂，它能与金属离子生成螯合物。具有以下优点：

（1）颜色鲜明。一般ε>104,灵敏度高。

（2）稳定，离解常数小。

（3）选择性高，专属性强。

（4）可被有机溶剂萃取，广泛应用于萃取光度法。

显色反应-种类介绍

有机显色剂种类很多，简单介绍几种:

（1）邻二氮菲