對(duì)于只含單一元素的樣品的分析。通常并不困難,但如果樣品中含有某些共存離子時(shí),則常常需要采用分離或掩蔽方法以消除干擾因素。在分析實(shí)踐中,倘應(yīng)用掩藏方法來消除干擾。則必須合理地選擇掩蔽劑,必須考慮這種掩蔽劑的掩蔽能力和合理估計(jì)掩蔽劑的用量,這看起來似乎非常簡單,但實(shí)際上由于影響因素很多,體系平衡的定量處理迄今仍很困難,因此掩蔽劑的使用在很大程度上是經(jīng)驗(yàn)性的.選擇使用掩蔽劑的一般原則是:
(1)掩蔽劑與干擾離子所形成的各合物的穩(wěn)定常數(shù)必須足夠地高.與其相反,與被測(cè)離子形成的絡(luò)合物的穩(wěn)定常數(shù)應(yīng)盡可能低.
(2)掩蔽反應(yīng)的速度應(yīng)當(dāng)足夠地快.
(3)掩蔽產(chǎn)物最好是無色的或淺色的,且在水中有足夠大的溶解度。
(4)所選用的掩蔽劑最好是低毒或無毒的.
此外,對(duì)于不同方法來說著重考慮的因素也各有側(cè)重.例如在絡(luò)合滴定中,掩蔽劑的加入應(yīng)不影響絡(luò)合反應(yīng)的進(jìn)行和滴定終點(diǎn)的判斷;在分光光度法中,掩蔽反應(yīng)的產(chǎn)物與被測(cè)離子的呈色絡(luò)合物應(yīng)不具有相似的或部分重疊的吸收峰,最好在測(cè)定波長下,被掩蔽離子的絡(luò)合物對(duì)于人射光線無明顯吸收,在重量分析中,掩蔽劑的加入除了不增大被測(cè)沉淀的溶解度外,主要是不允許掩蔽產(chǎn)物與被測(cè)離子產(chǎn)生共沉淀現(xiàn)象.與此類似的是在離子交換分離中,被掩蔽的離子與被測(cè)離子對(duì)于離子交換樹脂的性質(zhì)的分離特征必須不同等等.但是,為了更便于我們選擇適當(dāng)?shù)难诒蝿┖凸纼r(jià)掩蔽劑用量,應(yīng)用一個(gè)簡單的數(shù)學(xué)運(yùn)算方法進(jìn)行判斷,仍然是很有必要的。
由于絡(luò)合掩蔽劑是分析工作中使用最廣的一類掩蔽劑,金屬陽離子的被掩蔽是否完以從絡(luò)合劑與有關(guān)陽離子形成絡(luò)合物的有效穩(wěn)定常數(shù)(KML有效):來計(jì)算.如果反應(yīng)產(chǎn)物為沉淀時(shí),則可以從沉淀的溶度積的大小來作出結(jié)論。
假若被測(cè)金屬離子為M,分析試劑和掩蔽劑分別為L和T,如果反應(yīng)中金屬離子與x個(gè)分析試劑及與p個(gè)掩蔽劑配位形成單核絡(luò)合物時(shí)。那么它們的有效穩(wěn)定常數(shù)可分別表示如下:
(KMLx有效)H=MLx/[M][L]x
(KMTp有效)H=MTp/[M][T]p
倘在同一溶液中同時(shí)存在分析試劑L和掩蔽劑T時(shí),而此時(shí)金屬離子的濃度[M]是相同的,那么,上述兩個(gè)方程式可轉(zhuǎn)化為:
[T]p/[L]x=[(KMLx有效)HMTp]/{(KMTp有效)H[MLx]}
由此關(guān)系式可計(jì)算出分析試劑與掩蔽劑所必須保持的濃度比。一般來說,加入掩蔽劑后對(duì)于分析反應(yīng)來說其干擾影響不應(yīng)超過0.1%,那么在此條件下:
[MLx]≥[MTp]×103
或 [T]p/[L]x=(KMLx有效)H/(KMTp有效)H×10-3
但是,必須注意到,絡(luò)合物[MLx]和[MLp]的濃度與[L]和[T]濃度之間的關(guān)系取決于相應(yīng)試劑中配位基的個(gè)數(shù)(即x與p值).例如金屬離子與分析試劑及掩蔽劑均形成正八面體絡(luò)合物掩蔽劑是含單配位基的試劑,即p=6,而分析試劑是具有二個(gè)配位基的試劑時(shí),則x=3,在確定了p和x值之后,如(KMLx有效)H和(KMTp有效)H之值也是已知的話,那么[T]和[L]濃度之比值便可確定.通常,游離掩蔽劑的濃度不宜超過必須使用的濃度很多,只須控制在合理的范圍內(nèi)即可。
在選擇掩蔽劑時(shí),除應(yīng)注意主試劑與掩蔽劑的反應(yīng)性能和用量外,溶液中的pH值,pM值,干擾離子的存在狀態(tài),反應(yīng)速度,溫度以及溶劑的性質(zhì)等亦是常常需要考慮的因素.盡管如此,在實(shí)際分析中,人們總還是希望能找出某種簡單的數(shù)學(xué)計(jì)算作為掩蔽劑掩蔽能力的判斷方法.在此推薦下述方法作參考.為估計(jì)一個(gè)體系中的主反應(yīng)和掩蔽反應(yīng)進(jìn)行的趨勢(shì),可根據(jù)所謂選擇性比(SP)和掩蔽比(MP)的如下關(guān)系式來考察:
選擇性比(SP)=(pMp)2/pMm
掩蔽比(MP)=(pMm)2/pMp
式中pMp和pMm分別表示從金屬一一主試劑絡(luò)合物和金屬——掩蔽劑絡(luò)合物中離解出來的金屬離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù),一般認(rèn)為當(dāng)(pMp)2/pMm>7時(shí),則主反應(yīng)占優(yōu)勢(shì).低于比值時(shí)則拖蔽反應(yīng)占優(yōu)勢(shì),上式中的pM伯可從表觀穩(wěn)定常數(shù)計(jì)算出,例如Ca2+,Mg2+離子性質(zhì)相近,且經(jīng)常伴生在一起,如應(yīng)用1,2-環(huán)己二胺-N,N,N',N'-四乙酸( CyDTA)絡(luò)合滴定測(cè)定鎂時(shí),鈣的干擾可用二-(氨基乙基)乙二藤-N,N,N',N'-四乙酸(EGTA)掩蔽之,從一般工具書查得:
Ca2++CyDTA ? Ca-CyDTA logK=12.1
Ca2++EGTA ? Ca-EGTA logK=11.0
若設(shè)其絡(luò)合物濃度均為1M,此時(shí)
pMp=6.05 pMm=5.5
SP=(pMp)2/pMm=6.6<7
這表示在掩蔽劑EGTA存在下,主試劑CyDTA不能與Ca2+離子反應(yīng),即Ca2+離子已被掩蔽,對(duì)于Mg2+離子來說:
Mg2++ CyDTA ? Mg-CyDTA logK=10.3
Mg2++EGTA ? Mg-EGTA logK=5.21
SP=(pMp)2/pMm=10.2﹥7
這說明主試劑與Mg2+離子的反應(yīng)不受掩蔽劑的影響,上述計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況是相符合的.當(dāng)然,這只是一種較粗略的方法,在某些體系中并不都是足夠準(zhǔn)確的。