提高光度測定方法的選擇性是分析工作中最困難的也是最迫切需要解決的間題之一.迄今為止,各種高靈敵度的光度分析方法不斷提出,但真正專屬性的光度定方法為數極少,高選擇性方法也不很多.
改善和提高光度測定方法選擇性的途徑,不外乎提高試劑與被測離子反應的選擇性和應用輔助手段(控制pH、掩蔽、萃取分離)等方法.前者與改變試劑的組成、性質和顯色反應的機理有關,但真正高選擇性顯色劑很少遇到.因此,應用各種輔助手段來消除干優(yōu)則是光度分析中幾乎是不可避免的步驟了.在選擇使用的輔助手段中,以掩蔽、變更反應機理(如形成三元絡合物)及萃取光度法等最為重要,在此特別需要提及的是萃取光度法的應用有著特殊的優(yōu)點:當被測溶液由于雜質成其他物質的濃度很大且有深顏色而妨礙被測物質的直接光度測定、干擾物質又不被萃取時,應用萃取光度法可使靈敏度提高2個數量級并大大提高測定的選擇性.由于金屬陽離子與萃取螯合劑的成螯機理實質上與應用在分光光度分析中的有機顯色劑的成螯機理是一致的,因此在使用上十分方便.它不僅能為現代生產所接受且是有發(fā)展前途的方法之一.自然,有時情形比較復雜,這與萃取機理本身有關,如涉及絡合物的脫水和溶合作用、形成更復雜締合物及各個過程動力學問題等等,這些將在下面作進一步敘述.
由于萃取光度法的特殊性,在這類方法中,既要研究其萃取過程,又要研究顯色反應,相關資料中曾對此作了較為詳細的敘述.應用合理的萃取螯合劑井選擇適當的萃取條件常常可以提高選擇牲,對于萃取過程來說其主要參數為:萃取劑及溶劑的性質、水相溶液的pH值、掩蔽絡合劑的配合使用.為了生成被萃取的三元絡合物附加配位體的引入、鹽析劑的選擇、采用組分最佳濃度的確定以及溫度、洗液組成、反萃取條件的選擇等.
近十年來,隨著人們對萃取光度測定方法認識上的不斷深化,幾乎任何類型的有機顯色試劑均可應用于萃取光度法中.對于飽和配位化合物、呈電中性的和弱水合螯合物型的化合物來說,萃取方法的擬訂并不很困難,但配位不飽和及非電中性、呈陰離子絡合物形式的化合物的萃取過程要求特殊處理.例如許多應用廣泛的重要有機試劑分子中由于含有磺酸基,因此其螯合物易溶于水,這類反應產物便難于萃入有機相中.有人從實踐中得出,這種絡合物只有當體系中引入有機陽離子如四苯胂、三丁胺等這類試劑(稱作憎水性陽離子供給體),它們可與磺酸根形成離子締合物,然后才能被萃入有機相.此后擬訂的亞硝基R鹽與鈷、鉻變酸與鈦的萃取光度法便是在此基礎上進行的.
對于更復雜的有機試制如偶氮試劑來說,其分子中往往除有磺酸基外,還含有其他一些強親水性基團如羥基、胂羧基、偶氮基等、屬于這類試劑的如偶氮胂Ⅰ、釷試劑Ⅰ、偶氮胂Ⅲ及許多這類類似物.對平這類復雜化合物的萃取則不是所有的有機堿可作為憎水性陽離子供給體使用的,在這種精況下必須使用有足夠強的堿性,并要求在中性溶液中也能以陽離子形態(tài)存在的有機堿,以這種有機破的鹽酸鹽或硝酸鹽在水中或有機溶劑中均很易溶解,且在空氣中穩(wěn)定而不易被氧化,沒有顏色等等為前提.最接近這些條件的有機為二苯胍,它在很寬的pH區(qū)間內形成[(C6H5NH)2CNH2]+形式的陽離子.三苯胍雖同樣可用在萃取中,但它在水中的溶解度很小,在某些體系中如Pu同偶氮胂Ⅲ及其類似物的萃取中用三芐胺也頗為有效.
對于高價陽離子(3價或4價)其絡合物的組成為1:1時,那么常常出現中心離子與成螯試劑間并不呈飽和配位狀態(tài),而有余價存在,即使螯合物分子中的磺酸基被中和后仍以帶正電荷的陽離子形態(tài)存在,其價數通常為1價.對此種螯合物的被萃取,必須在引入適當的陰離子(以鹽的形式)中和之,一般常用的有氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽,有時則必須用硫氰化物、高氯酸鹽、氯代乙酸鹽、三氯乙酸鹽等.
具有強烈的水合作用的螯合物的萃取是最困難的問題之一,例如偶氮胂Ⅰ和La(Ⅲ)的螯合物的組成可簡單地用下式表示:
這類螯合物萃取時,必須首先以萃取劑分子替代呈水合形態(tài)存在的水分子,使螯合物的親水性大大降低后方可進行.在這種情況下常常推薦應用丁醇、戊醇、芐醇、己醇、環(huán)己酮、乙醇的氯仿溶液或其他混合溶劑.為此,某些極性有機溶劑的作用也曾被詳細地作過研究.
此外,為了提高測定方法的選擇性和靈敏度而提出了配合應用二種試劑的方法:一種作為萃取劑而另一種為顯色劑.例如測定鋯使用的苦胺R-偶氮胂Ⅲ體系.相對地說,這類方法不及前者更為方便,這是其最主要的缺點.