光度法分析樣品的條件
實驗室k / 2019-07-20
在利用光度法進行樣品的定量分析時，由于許多簡單的無機和有機化合物摩爾吸收系數(shù)很小，不能用光度法直接測定它們的含量，因此首先要將樣品中被測定的組分定量地轉(zhuǎn)變成有吸光能力的有色化合物，將被測組分轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩衔锏姆磻Q為顯色反應，與被測成分形成有色化合物的試劑稱為顯色劑。在分析工作中必須要選擇合適的顯色反應，并嚴格控制反應的條件。
顯色反應的選擇
顯色反應可分為兩大類，即配位反應和氧化還原反應，而配位反應是最主要的顯色反應。同一組分?？膳c多種顯色劑反應，生成不同的有色物質(zhì)。究竟選用何種顯色劑較好，應考慮下列因素：
1.靈敏度高 光度法一般用于微量組分的測定，因此，選擇靈敏的顯色反應是首先要考慮的。吸光物質(zhì)的摩爾吸收系數(shù)ε的大小是靈敏度大小的主要標志，一般情況下，當ε值大于10(4次方)時，可以認為該反應的靈敏度較高。
2.選擇性好 選擇性好是指顯色劑只能與某一個極少數(shù)幾個組分發(fā)生顯色反應。如果僅與某一個組分發(fā)生反應的試劑稱為特效(或?qū)?的顯色劑，實際上這種特效顯色劑是沒有的。但是干擾較少或嚴格控制反應的條件可以除去干擾顯色反應的影響，使顯色劑成為選擇性試劑。
3.顯色劑在測定波長無明顯的吸收 這樣，試劑空白小，可以提高測定的準確度。通常將兩種有色物質(zhì)最大吸收波長的差稱為“對比度”，在一般的光度法分析中，要求顯色劑與有色化合物的對比度△λ大于60nm。
4.有色化合物的穩(wěn)定性 有色化合物穩(wěn)定性好或在測定吸光度的過程中保持基本上不變，這對光度法的準確度和精密度都有很大的影響。
顯色反應的條件
很多顯色反應需要創(chuàng)造條件或控制在最佳條件下，提高反應的靈敏度、選擇性和穩(wěn)定性，才能滿足光度法測定的要求。因此，必須了解影響顯色反應的平衡及反應速度等各種因素，然后利用其有利因素，改善條件，將不利因素化為有利因素，以便得到準確可靠的結果。影響顯色反應的主要因素一般為顯色劑用量、pH、溫度、時間以及與測定組份共存的干擾物質(zhì)等?，F(xiàn)將這些因素分述于下。
1.顯色劑用量 為了使顯色反應進行完全，保證被測組分定量地轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩衔?，根?jù)反應的平衡原理，應該有過量的顯色劑。但試劑用量過大對有色化合物的組成亦有影響，反而對測定不利。顯色劑的最佳用量一般都是通過試驗確定。其方法是將待測組分的濃度及其他條件固定，然后加入不同量的顯色劑，測定其吸光度，繪制吸光度(A)-顯色劑濃度(C)曲線。一般可能有如圖11-13所示三種不同的情況。
圖11-13(a)中曲線說明，當顯色劑濃度CR在0-a范圍內(nèi)，顯色劑用量不足，待測離子沒有完全轉(zhuǎn)變成有色化合物，吸光度A隨CR增大而增大。在a-b范圍內(nèi)，曲線平坦，吸光度即不隨試劑用量而變，對試劑濃度的控制要求不高。圖11-13(b)中曲線說明，當顯色劑濃度在a-b這一較窄的范內(nèi)，吸光度才較穩(wěn)定，在此范圍以外，吸光度都隨顯色劑濃度而變，所以必須嚴格控制CR的濃度，才能進行被測組分的測定。例如，硫氰酸鹽與鉬(V)的反應
顯色劑SCN-濃度偏低或偏高，生成的配位化合物的配位數(shù)也或低或高，吸光度降低，不利于鉬的測定。圖10-13(c)中曲線說明，隨著顯色劑濃度增大，吸光度增大，在這種情況下，除非十分嚴格地控制顯色劑的用量，一般是不能用于定量分析的。
2.酸度 酸度對顯色反應的影響很重要，很多有機顯色劑是有色的弱酸(HR)，有酸堿指示劑的性質(zhì)，在與被測組分(Men+)反應時存在著以下平衡：
酸度改變，將會引起平衡移動，從而影響顯色劑存在的形式和有色化合物的濃度變化，以致改變?nèi)芤旱念伾?。例如，F(xiàn)e3+與磺基水楊酸(C7H4SO62-)的反應，在pH1.8～2.5時生成紅色的Fe(C7H4SO6)+，在pH4～8時生成橙色的Fe(C7H4SO6)2-，在pH8～11.5時，生成黃色的Fe(C7H4SO6)33-；在pH＞12時，則因Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀，而不能生成可溶性的有色離子。
其他如氧化還原反應、縮合反應等，溶液的酸堿性也有重要的影響，常常須要用緩沖溶液保持溶液在一定pH值下進行顯色反應。
3.溫度 很多顯色反應都是在室溫下進行，溫度變化一般對結果的影響不大。有些反應則需要加熱，以加速反應進行。但有些反應在較高的溫度時，容易產(chǎn)生副反應使有色化合物分解。因此，對不同的反應，應通過試驗找出最佳的溫度范圍或控制恒溫。
4.時間 有些顯色反應需要一定的時間才能進行完全，但又不能用提高溫度加速反應。亦有些反應能很快地進行完全，但有色物質(zhì)隨著時間的推移，逐漸被空氣中的氧氧化或發(fā)生光化學反應，轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)，使吸光度隨著時間而變化。因此，必須在一定條件下通過試驗，作出吸光度-時間關系曲線，確定測量吸光度最合適的時間。
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