显色反应及影响因素完整版

1、 9.3 显色反应及影响因素显色反应及影响因素 9.4 光度分析法的设计光度分析法的设计 9.5 吸光光度法的误差吸光光度法的误差 9.3 显色反应及影响因素显色反应及影响因素 没有颜色的化合物，需要通过适当的反应定量生成有没有颜色的化合物，需要通过适当的反应定量生成有 色化合物再测定色化合物再测定 显色反应显色反应 1 1、显色反应、显色反应 2、显色剂、显色剂 无机显色剂无机显色剂: : KSCN：测：测 Fe、Mo、W、Nb 等等 钼酸铵：测钼酸铵：测 P、As 等等 过氧化氢：测过氧化氢：测 Ti、V 等等 有机显色剂：有机显色剂： 分分 子子 结结 构构 含有含有生色团生色团( (即

2、含不饱和键的基团即含不饱和键的基团) ) 如偶氮基，对醌基和羰基等如偶氮基，对醌基和羰基等 含有含有助色团助色团( (含孤对电子的基团含孤对电子的基团) ) 如氨基、羟基和卤代基等。如氨基、羟基和卤代基等。 NN OH COOH SO3H OO型：型： N NNOH OH ON型：型： PAR (4-(2-吡啶偶氨吡啶偶氨)-间苯二酚间苯二酚) NH NH N S N S型：型： 双硫腙双硫腙 NN型：型： 邻二氮菲邻二氮菲 磺基水杨酸磺基水杨酸 NNNN SO3HHO3S OHOHAsO H 32 H O As 32 偶氮类：偶氮胂偶氮类：偶氮胂III 三苯甲烷类三苯甲烷类 三苯甲烷酸性染料

3、三苯甲烷酸性染料 铬天菁铬天菁S S O CH3 COOH HO C ClCl SO3H CH3 COOH 三苯甲烷碱性染料三苯甲烷碱性染料 结晶紫结晶紫 C N(CH3)2(H3C)2N N(CH3)2 邻菲罗啉类：邻菲罗啉类：新亚铜灵新亚铜灵 NN CH3CH3 肟类：肟类：丁二肟丁二肟 CCCH 3 NN OH HO CH 3 3、多元络合物、多元络合物 混配化合物混配化合物 V-PAR-H2O （吡啶偶氮间苯二酚） 离子缔合物离子缔合物 AuCl4-罗丹明B 金属离子金属离子-配体配体-表面活性剂体系表面活性剂体系 Mo-水杨基荧光酮-CTMAB (十六烷基甲基 溴化铵) 磷酸盐磷酸盐

4、 或硅酸盐或硅酸盐 或砷酸盐或砷酸盐 + 钼酸盐钼酸盐 （过量）（过量） 杂多酸杂多酸 阴离子阴离子 (如如PMo12O403- 12-磷钼酸阴离子磷钼酸阴离子) + 还原剂还原剂 如如SnCl2 磷钼蓝磷钼蓝 或硅钼蓝或硅钼蓝 或砷钼蓝或砷钼蓝 进行光度测定进行光度测定 适当酸度适当酸度 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 紫红色紫红色 橙色橙色 黄色黄色 4 影响因素影响因素 a 溶液酸度（溶液酸度（pH值及缓冲溶液）值及缓冲溶液） 酸度的选择酸度的选择 pH lg M

5、MRn 以以作图作图 可得适宜可得适宜pH范围范围 实际工作中，作实际工作中，作 A pH 曲曲 线，寻找适宜线，寻找适宜 pH 范围。范围。 A pH 实际工作中，作实际工作中，作 A cR 曲线，寻找适宜曲线，寻找适宜 cR 范范 围。围。 A cR b 显色剂的用量显色剂的用量 稍过量，处于平台区稍过量，处于平台区 实际工作中，作实际工作中，作 A T 曲线，寻找适宜曲线，寻找适宜 反应温度。反应温度。 A T A T A T A T A T c 显色反应温度显色反应温度 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 显色反应时间显色反应时间 针对

6、不同显色反应确定显示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显色反应慢，稳定需时间；显色反应慢但不稳定 e 溶剂溶剂 有机溶剂，提高灵敏度、显色反应速率有机溶剂，提高灵敏度、显色反应速率 实际工作中，作实际工作中，作 A A t t 曲线，寻找适宜曲线，寻找适宜 反应时间。反应时间。 (1)(1)控制酸度法控制酸度法 测测Fe3 : (控制 控制pH) Fe3+, Cu2+ FeSS （紫红紫红） Cu2+ pH 2.5 SS f 干扰离子干扰离子 干扰消除办法（干扰消除办法（显色

7、反应干扰的消除显色反应干扰的消除）：）： 测测Co2 (含 含Fe3+) : (掩蔽法掩蔽法) Co2 , Fe3+ Co2+ FeF63- Co(SCN)2 (蓝蓝) (1) NaF SCN Co2+ Fe2+, Sn4+ (2)Sn2+ Co(SCN)2 SCN (2)掩蔽剂掩蔽法掩蔽剂掩蔽法 (3)氧化还原掩蔽法氧化还原掩蔽法( (改变价态改变价态) ) (5) 选择适当的测定波长选择适当的测定波长 (6) 增加显色剂用量增加显色剂用量 (7) 分离分离 (4)利用参比溶液消除显色剂和某些共存有色离子的干扰利用参比溶液消除显色剂和某些共存有色离子的干扰 515655 415500 钍-偶

8、氮砷III 钴-亚硝基红盐 AA 络合物络合物 络合物络合物 试剂试剂 试剂试剂 5 光度分析法的设计光度分析法的设计 1. 选择显色反应选择显色反应 2. 选择显色剂选择显色剂 3. 优化显色反应条件优化显色反应条件 4. 选择检测波长选择检测波长 5. 选择合适的浓度选择合适的浓度 6. 选择参比溶液选择参比溶液 7. 建立标准曲线建立标准曲线 测量条件选择测量条件选择 (1) (1) 测定波长选择测定波长选择 选择原则：选择原则：“吸收最大，干扰最小吸收最大，干扰最小” 灵敏度 选择性 一般来说，选择一般来说，选择 max；如；如 max处有干扰，则选择无干处有干扰，则选择无干 扰处的扰

9、处的 进行测定进行测定 (2) (2) 测定浓度控制测定浓度控制 控制浓度控制浓度 吸光度吸光度A A：0.20.20.80.8 减少测量误差减少测量误差 (3) (3) 参比溶液选择参比溶液选择 参比溶液：光度测量时参比溶液：光度测量时用来调节仪器的零点用来调节仪器的零点的一种溶液。的一种溶液。 用途：用途：消除消除由于吸收池壁及溶剂对入射光的反射和吸收带由于吸收池壁及溶剂对入射光的反射和吸收带 来的来的误差误差，并，并扣除干扰扣除干扰的影响。如参比溶液选择不当，会的影响。如参比溶液选择不当，会 使标准曲线不通过原点。使标准曲线不通过原点。 试液试液显色剂显色剂参比溶液参比溶液 无色无色无色

10、无色 蒸馏水蒸馏水 有色有色 无色无色不加显色剂的试液不加显色剂的试液 无色无色 有色有色试剂空白试剂空白 有色有色 有色有色 试液试液+ +掩蔽剂掩蔽剂 ( (使试液无色使试液无色)+)+显色剂显色剂 (4) 标准曲线制作标准曲线制作 012345678 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 c A 理论基础：朗伯理论基础：朗伯- -比尔定律比尔定律 相同条件下相同条件下 测定不同浓度标准溶测定不同浓度标准溶 液的吸光度液的吸光度A A A Ac c 作图作图 9.5 吸光光度法的误差吸光光度法的误差 1、非单色光引起的偏移、非单色光引起的偏移 2、

11、物理化学因素：非均匀介质及化学反应、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、吸光度测量的误差 4、显色反应的干扰、显色反应的干扰 对朗伯对朗伯-比尔定律的偏移比尔定律的偏移 设入射光由设入射光由 1 和和 2 两种波长组成，溶液的吸光质点对两种波长组成，溶液的吸光质点对 两种波长的光的吸收均遵从吸收定律两种波长的光的吸收均遵从吸收定律 1 bc I I A 1 1 01 1 lg bc II 1 10 011 2 bc I I A 2 2 02 2 lg bc II 2 10 022 复合光复合光 1 + 2时时 21 0201 lg II II A bcbc II II 2

12、1 1010 lg 0201 0201 21 bcA 1 或或bcA 2 21 bcA 1 或或 bcA 2 1 非单色光引起的偏移非单色光引起的偏移 非均匀介质非均匀介质 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，导致线性关系上弯加，导致线性关系上弯 化学反应化学反应 离解、缔合、异构等离解、缔合、异构等 如：离解如：离解 Cr2O72- + H2O-=2HCrO4 - =2H+2CrO42-Cr2O72- + H2O-=2HCrO4 - =2H+2CrO42- 异构异构 PARPAR的偶氮醌腙式的偶氮醌腙式 2 物理化学因素物理化学因

13、素 吸光度标尺刻度不均匀吸光度标尺刻度不均匀 3 吸光度测量的误差吸光度测量的误差 A0.434 ，T36. 8% 时，测量的相对误差最小时，测量的相对误差最小 A=0.20.8 T=1565% 仪器测量误差仪器测量误差 仪器测量误差公式推导仪器测量误差公式推导 TAlg 又又Tln434.0 T dT dA434. 0 TT dT A dA ln TT d c dc E T r ln 得得浓度测量的浓度测量的 相对偏差相对偏差 T lgT 最大时，即最大时，即(TlgT) = 0 时误差最小时误差最小, 算得算得 lgT= - 0.434 , T=36.8% , A = 0.434 若测若测

14、A时产生微小的绝对差时产生微小的绝对差dA，则相对误差，则相对误差Er为：为：Er=dA/A； A=bc (1), 当当b一定时，两边微分得：一定时，两边微分得：dA=bdc (2) dc为测量浓度时的绝对误差，为测量浓度时的绝对误差， 二式相除：二式相除： dA/A=dc/c=Er 故故dc正比正比dA 最佳读数范围与最佳值最佳读数范围与最佳值 设：设：T =1%，则可绘出溶液浓度，则可绘出溶液浓度 相对误差相对误差c/c与其透光度与其透光度T 的关系曲的关系曲 线。如图所示：线。如图所示： 当：当：T =1%，T 在在20%65%之之 间时，浓度相对误差较小，间时，浓度相对误差较小，最佳读数最佳读数 范围。范围。 可求出浓度相对误差最