吸光光度法显色反应及显色条件的选择

1、吸光光度法吸光光度法 / /显色反应及显色条件的选择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，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将待测组分转变成有色化合物的反应叫显色反应显色反应与待测组分形成有色化合物的试剂称为与待测组分形成有色化合物的试剂称为显色剂显色剂吸光光度法吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择显色反应及显色条件的选择显色反应的分类显色反应的分类配位反应配位反应-最主要的显色反应最主要的显色反应氧化还原反应氧化还原反应显色反应的选择显色反应的选择灵敏度

2、高灵敏度高摩尔吸收系数摩尔吸收系数 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应当选择生成的有色物质的较大的显色反应较大的显色反应吸光光度法吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择显色反应及显色条件的选择吸光光度法吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择显色反应及显色条件的选择 选择性好选择性好 显色剂仅与一个组分或少数几个组分发生显色反显色剂仅与一个组分或少数几个组分发生显色反应应 仅与某一种离子发生反应者称为特效的（或专属仅与某一种离子发生反应者称为特效的（或专属的）显色剂的）显色剂 显色剂在测定波长处无明显吸收显色剂在测定波长处无

3、明显吸收 试剂空白值小，试剂空白值小，可以提高测定的准确度。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两种有色物质最大吸收波长之差称为“对比度对比度”，一般要求显色剂与有色化合物的对比度一般要求显色剂与有色化合物的对比度 入在入在 60nm 以上以上吸光光度法吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择显色反应及显色条件的选择 反应生成的有色化合物组成恒定，反应生成的有色化合物组成恒定，化学性质稳定化学性质稳定 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。响吸光度测定的准确度及再现性。吸光光度法吸光

4、光度法 / 显色反应及显色条件的选择显色反应及显色条件的选择 显色条件的选择显色条件的选择 显色剂用量显色剂用量 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，对测定反而不利而不利 显色剂的适宜用量常通过实验来确定显色剂的适宜用量常通过实验来确定吸光光度法吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择显色反应及显色条件的选择 曲线表明，当显色剂浓度。曲线表明，当显色剂浓度。 R

5、在在 0 一一 a 范围内时，显范围内时，显色剂用量不足，待测离子色剂用量不足，待测离子没有完全转变成有色配合没有完全转变成有色配合物物 在在 a 一一 b 范围内，曲线平范围内，曲线平直，吸光度出现稳定值，直，吸光度出现稳定值，因此可在因此可在 a 一一 b 间选择合间选择合适的显色剂用量。这类反适的显色剂用量。这类反应生成的有色配合物稳定，应生成的有色配合物稳定，对显色剂浓度控制要求不对显色剂浓度控制要求不太严格太严格吸光光度法吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择显色反应及显色条件的选择 曲线表明，当曲线表明，当CR 在在 a b 这一较这一较窄的范围内时，吸光度值才较稳窄的范围内时，

6、吸光度值才较稳定，其余吸光度都下降，因此必定，其余吸光度都下降，因此必须严格控制须严格控制C R 的值的值吸光光度法吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择显色反应及显色条件的选择 曲线表明，随着显色剂曲线表明，随着显色剂 浓度浓度增大，吸光度不断增大增大，吸光度不断增大 这种情况下必须十分严格地这种情况下必须十分严格地控制显色剂用量。控制显色剂用量。吸光光度法吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择显色反应及显色条件的选择 酸度酸度 大多数有机显色剂是有机弱酸，且带有酸碱指示剂性质，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：溶液中存在着下列平衡： 酸度改变，将引

7、起平衡移动，从而影响显色剂及有色化合酸度改变，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。的颜色。吸光光度法吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择显色反应及显色条件的选择 酸度对待测离子存在状态及是否发生酸度对待测离子存在状态及是否发生水解水解也有影响也有影响 显色反应的适宜酸度范围可通过实验来确定：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，改变溶液固定待测组分及显色剂浓度，改变溶液 pH ，测定其吸光，测定其吸光度，作出吸光度一度，作出吸光度一 pH 关系曲线，

8、选择曲线平坦且吸光度关系曲线，选择曲线平坦且吸光度高的部分对应的高的部分对应的 pH 作为测定条件。作为测定条件。 显色温度显色温度 一般在室温下进行一般在室温下进行 加热加热-可以加速显色反应进行完全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有的有色物质当温度偏高时容易分解 适宜的温度范围适宜的温度范围-通过实验找出通过实验找出吸光光度法吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择显色反应及显色条件的选择 显色时间显色时间 影响影响-大多数显色反应需要经一定的时间，才能完成。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，时间的长短又

9、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。受到空气的氧化或发生光化学反应，会使颜色减弱。 确定确定-通过实验，作出一定温度下的吸光度一时间关系通过实验，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。曲线，求出适宜的显色时间。吸光光度法吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择显色反应及显色条件的选择 干扰的消除干扰的消除 共存离子共存离子如本身有颜色，或与显色剂作用生成有色化合物，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。都将干扰测定。 消除共存离子的干扰的方法：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

10、干扰离子生成无色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。配合物或无色离子。吸光光度法吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择显色反应及显色条件的选择 选择适当的显色条件以避免干扰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，降低利用酸效应，控制显色剂离解平衡，降低 R ，使干扰，使干扰离子不与显色剂作用离子不与显色剂作用吸光光度法吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择显色反应及显色条件的选择 分离干扰离子分离干扰离子 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

11、中显色，称为萃取光度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。法。 选择适当的光度测量条件选择适当的光度测量条件 波长波长 参比溶液参比溶液吸光光度法吸光光度法 / 显色反应及显色条件的选择显色反应及显色条件的选择 光度分析条件进行适当的控制，使试样的显色条件与绘制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分析结果吸光光度法吸光光度法 / 显色剂显色剂 无机显色剂无机显色剂 无机显色剂与金属离子生成的化合物不够稳定，灵敏度和无机显色剂与金属离子生成的化合物不够稳定，灵

12、敏度和选择性也不高，选择性也不高， 硫氰酸盐硫氰酸盐 钥酸铵钥酸铵 过氧化氢过氧化氢吸光光度法吸光光度法 / 显色剂显色剂 有机显色剂有机显色剂 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有机显色剂及其产物的颜色与它们的分子结构的关系吸光光度法吸光光度法 / 显色剂显色剂 生色团生色团 生色团生色团-某些含不饱和键的基团，如偶氮基、对醌基和某些含不

13、饱和键的基团，如偶氮基、对醌基和羰基等。羰基等。 这些基团中的这些基团中的电子被激发时需能量较小，可吸收波电子被激发时需能量较小，可吸收波 长长200 nm以上的可见光而显色。以上的可见光而显色。吸光光度法吸光光度法 / 显色剂显色剂 助色团助色团 助色团助色团-含孤对电子的基团，如氨基、羟基和卤代基等。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。这些基团与生色团上的不饱和键作用，使颜色加深。吸光光度法吸光光度法 / 显色剂显色剂 助色团的影响示例助色团的影响示例 水杨酸中引人甲氧基后，与水杨酸中引人甲氧基后，与 Fe （III）反应所得产物的）反应

14、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。这种现象称为种现象称为“红移红移”。吸光光度法吸光光度法 / 显色剂显色剂吸光光度法吸光光度法 / 显色剂显色剂 当金属离子与有机显色剂形成赘合物时，金属离子与显色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。如茜素与颜色的改变。如茜素与A13 反应；反应；吸光光度法吸光光度法 /

15、显色剂显色剂 由于茜素分子中氧原子提供电子对，与由于茜素分子中氧原子提供电子对，与 A13 配位，氧原配位，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。系中，因此生成配合物的颜色显著地加深。吸光光度法吸光光度法 / 显色剂显色剂 有机显色剂的类型有机显色剂的类型 偶氮类显色剂偶氮类显色剂 显色剂分子中含有偶氮基。凡含有偶氮结构的有机化合物，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

16、上有一定的配位基团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。变生色团的电子云结构，使颜色发生明显的变化。吸光光度法吸光光度法 / 显色剂显色剂 偶氮类显色剂特点偶氮类显色剂特点 性质稳定性质稳定 显色反应灵敏度高显色反应灵敏度高 选择性好选择性好 对比度大对比度大 是目前应用最广泛的一类显色剂是目前应用最广泛的一类显色剂。其中以偶氮胂。其中以偶氮胂III 等最为等最为突出。偶氮胂突出。偶氮胂III的结构式为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特

17、别适用于铀、钍、锆等元素以及稀土元素总量的测定吸光光度法吸光光度法 / 显色剂显色剂 三苯甲烷类显色剂三苯甲烷类显色剂 铬天青铬天青 S 二甲酚橙二甲酚橙 结晶紫结晶紫 罗丹明罗丹明 B吸光光度法吸光光度法 / 吸光度测量条件的选择吸光度测量条件的选择 入射光波长的选择入射光波长的选择一般选择一般选择 max吸光光度法吸光光度法 / 吸光度测量条件的选择吸光度测量条件的选择 max 不在仪器可测波长范围内，或干扰物质在此波长处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意尽可能选择值

18、随波长改变而变化不太大的区域内的波值随波长改变而变化不太大的区域内的波长长吸光光度法吸光光度法 / 吸光度测量条件的选择吸光度测量条件的选择吸光光度法吸光光度法 / 吸光度测量条件的选择吸光度测量条件的选择参比溶液的选择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）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。作参比溶液。试样中其他组分有吸收，但不与显色剂反应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

19、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。分掩蔽后再加显色剂，以此溶液作参比溶液。吸光光度法吸光光度法 / 吸光度测量条件的选择吸光度测量条件的选择 吸光度读数范围的选择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的吸光度读数误差对测定带来的浓度误差是不同的吸光光度法吸光光度法 / 吸光度测量条件的选择吸光度测量条件的选择吸光光度法吸光光度

20、法 / 吸光度测量条件的选择吸光度测量条件的选择 T 被认为是由仪器刻度读数不可靠所引起的误差。一般被认为是由仪器刻度读数不可靠所引起的误差。一般分光光度计的分光光度计的 T 约为土约为土 0 . 2 一士一士 2 % ，与透光度，与透光度值无关。不同的仪器设计和制造水平的不同，值无关。不同的仪器设计和制造水平的不同， T 不同。不同。但对同一台仪器，是一个常数但对同一台仪器，是一个常数 设设 T =0 . 5 % ，算出不同透光度值时的浓度相对误差，算出不同透光度值时的浓度相对误差，作图得作图得若令式（若令式（ 9 一一 7 ）的导数为）的导数为零，可以求出当零，可以求出当 T = 0 .

21、368 ( A = 0 . 434 ）时，浓度相对）时，浓度相对误差最小，约为误差最小，约为 1 . 4 。吸光光度法吸光光度法 / 吸光度测量条件的选择吸光度测量条件的选择 由图可知，浓度相对误差大小和透光度读数范围有关由图可知，浓度相对误差大小和透光度读数范围有关 当所测吸光度在当所测吸光度在 0 15一一 1 . 0 或或 T / % = 70 一一 10 的范的范围内，浓度测量相对误差约为围内，浓度测量相对误差约为 1 . 4 一一 2 . 2 % 最小误差为最小误差为 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定吸光光度法吸光光度法 / 吸光光度法的应用吸光光度法的应用 单点比较法单点比较法 标准曲线法标准曲线法 多组分分析多组分分析 吸光光度法吸光光度法 / 吸光光度法的应用吸光光度法的应用 单点比较法单点比较法 在相同的测定条件下在相同的测定条件下 Ax=KbCx As=KbCsCS-标准样品的浓度标准样品的浓度Cx-未知样品的浓