显色反应.docx

显色反应.docx

《显色反应.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《显色反应.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

显色反应

显色反应

显色反应

将试样中被测组分转变成有色化合物的化学反应，叫显色反应。

基本介绍

　　在无机分析中，很少利用金属水合离子本身的颜色进行光度分析，因为它们的吸光系数值都很小。

一般都是选适当的试剂，将带测离子转化为有色化合物，再进行测定。

这种将试样中被测组分转变成有色化合物的化学反应，叫显色反应。

显色反应有氧化

显色反应

还原反应和配位反应。

而配位反应最主要，对于显色反应，一般应满足下列标准。

一般标准

（1）选择性好。

一种显色剂最好只与被测组分起显色反应。

干扰少，或干扰容易消除。

（2）灵敏度高。

分光光度法一般用于微量组分的测定，故一般选择生成有色化合物的、吸光度高的显色反应。

但灵敏度高后，反应不一定选择性好。

故应全面加以考虑。

对于高含量组分的测定，不一定选用最灵敏的显色反应。

（应考虑选择性）

　　（3）有色化合物的组成要恒定。

化学性质稳定，对于形成不同

显色反应

配位比的配位反应，必须注意控制试验条件，使生成一定组成的配合物，以免引起误差。

　　（4）有色化合物与显色剂之间的颜色差别要大。

这样显色时的颜色变化鲜明，而且在这种情况下，试剂空白一般较小。

一般要求有色化合物的最大吸收波长与显色剂最大吸收波长之差在60nm以上。

　　R为显色剂，MR为有色化合物。

　　（5）显色反应的条件要易于控制。

如果要求过于严格，难以控制，测定结果的再现性差。

试剂分类

无机显色剂

　　许多无机试剂能与金属离子起显色反应，如与氨水反应生成深蓝色的配离子，但多数无机显色剂的灵敏度和选择性都不高。

其中性能较好。

当有实用价值的无机显色剂列于表7-1：

　　下表为常用的无机显色剂

显色剂

反应类型

滴定元素

酸度

有色化合物组成

颜色

测定波长/nm

硫氢酸盐

配位

Fe（Ⅲ）

0.1~0.8

　　mol/L硝酸

Fe（SCN）52-

红

480

硫氢酸盐

配位

Mo（Ⅵ）

1.5~2mol/L硫酸

MoO（SCN）5-

橙

460

硫氢酸盐

配位

W（Ⅴ）

同上

WO（SCN）4-

黄

405

硫氢酸盐

配位

Nb（Ⅴ）

3~4mol/L盐酸

NbO（SCN）4-

黄

420

钼酸铵

杂多酸

Si

0.15~0.3mol/L硫酸

H4SiO4.

　　10MoO3.Mo2O3

蓝

670~820

钼酸铵

杂多酸

P

0.5mol/L硫酸

H3PO4.10MoO3.Mo2O3

蓝

670~830

钼酸铵

杂多酸

V（Ⅴ）

1mol/L硝酸

P2O5.V2O5.22MoO3.nH3O

黄

420

钼酸铵

杂多酸

W

4~6mol/L盐酸

H3PO4.10WO3.W2O5

蓝

660

氨水

配位

Cu（Ⅱ）

浓氨水

四氨合铜离子

蓝

620

氨水

配位

Co（Ⅲ）

浓氨水

Co（NH3）53+

红

500

氨水

配位

Ni

浓氨水

Ni（NH3）62+

紫

580

过氧化氢

配位

Ti（Ⅳ）

1~2mol/L硫酸

TiO（H2O2）2+

黄

420

过氧化氢

配位

V（Ⅴ）

0.5~3mol/L硫酸

VO（H2O2）3+

红橙

400~450

过氧化氢

配位

Nb

18mol/L硫酸

Nb2O3（SO4）2.（H2O2）2

黄

365

有机显色剂

　　大多数有机显色剂常与金属生成稳定螯合物，有机显色剂中一般都含有生色团和助色团。

有机化合物中的不饱和键基团能吸收波长大于200nm的光。

这种基团称为广义的生色团。

例如偶氮基（-N=N-），醌基等。

某些会有环对电子的基团，它们与生色团上的不饱和键相互作用，可以影响有机化合物对光的吸收，使颜色加深。

这些基团称为助色团。

例如：

胺基（-NH2），羟基（-OH）等，以及卤代基（X-）等,它们能与生色团上的不饱和键相互作用，引起永久性的电荷移动，从而减小了分子的激化能，促使试剂对光的最大吸收向长波方向移动。

所以这些基团称为助色团。

有机显色剂是一般分析工作中常用的显色剂，它能与金属离子生成螯合物。

具有以下优点：

（1）颜色鲜明。

一般ε>104,灵敏度高。

（2）稳定，离解常数小。

　　（3）选择性高，专属性强。

　　（4）可被有机溶剂萃取，广泛应用于萃取光度法。

　　有机显色剂种类很多，简单介绍几种:

（1）邻二氮菲

　　属于NN型螯合显色剂，是目前测定微量的较好显色剂。

显色灵敏度高，ε＝1.1*104,λmax=508nm可直接测定Fe2+。

反应是特效的，适用还原剂（如盐酸羟氨）将Fe3+还原为Fe2+，然后控制pH=5~6条件下，Fe2+与试剂作用，生成稳定的红色配合物。

（2）双硫腙

　　属于含硫显色剂，能用于测定Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+、Hg2+等多种重金属离子。

采用一致的酸度及加入掩蔽剂的办法，可以消除重金属离子之间的干扰。

提高反应的选择性。

反应灵敏度很高。

如Pb2+的双硫腙的配合物:

　　λmax=520nmq=6.6*104

　　（3）偶氮胂（铀试剂）

　　属偶氮类螯合显色剂可在强酸型溶液中与Th（IV）、Zr（IV）、U（IV）等生成稳定的有色配合物。

也可以在弱酸性溶液中与稀土金属离子生成稳定的有色配合物。

可用于测定稀土的总量。

相关反应

多元配合物

　　多元配合物是由三种或三种以上的组分形成的配合物。

目前应用较多的是由一种金属离子与两种配位体所组成的配合物。

一般称为“三元配合物”。

　　三元配合物在分析化学中，尤其在吸光光度分析中应用较普遍。

金属离子

　　金属离子与显色剂反应时，加入某些长碳气链的季胺盐，动物胶活聚乙烯醇等表面活性剂，可以形成胶束状的化合物，颜色向长波移动（红移），灵敏度会显著提高。

例如稀土元素与二甲酚橙在pH=5.5~6形成红色螯合物，显色的灵敏度不够。

如有溴化十六烷基吡啶（CPB）加反应，即生成二甲酚橙：

CPB=1：

2：

2的三元配合物，在pH=8~9时呈蓝紫色，灵敏度提高数倍，适用于痕量稀土元素总量的测定。

吸光光度法

6.7.1显色反应

    从理论上讲，所有对紫外光、可见光有吸收的有机物、无机物都可以用紫外－可见分光光度法进行直接测定。

在实际工作中，通常使弱吸收物质发生化学反应生成一种新的具有强吸收性质的吸光物质，以提高光度测量的准确性和分析方法的灵敏度。

此反应称为显色反应，所用的试剂称为显色剂。

例1微量酚的分光光度测定:

　　　　　　　酚　　　　　4-氨基氨替比林　　　　　　　　反应产物，λmax＝460nm

例2微量Fe2+的分光光度测定:

　　　　　　　　　　　　　邻二氨菲　　　　　　Fe-邻二氨菲络合物，λmax＝508nm

6.7.2显色反应的选择

对显色反应的基本要求是：

◎形成的吸光物质的摩尔吸光系数大，方法灵敏;

◎产物稳定;

◎选择性好;

◎显色反应的条件便于控制。

6.7.3.1酸度的影响

1.副反应

2.生成不同配比的络合物

例如磺基水杨酸－Fe3＋，在不同的pH值条件下生成配比不同，吸收最大波长也不同的三种络合物。

pH=2~3FeR红紫色

pH=4~7FeR2橙色

pH=8~10FeR3黄色

6.7.3.2酸度的控制

1.适宜酸度的理论计算

    M+nR=MRn

    式中，

、

与pH相关。

    以

对pH值作图，可得适宜pH值范围

2.适宜酸度的实验选择

    在实际工作中，通常是固定其他实验条件，变化反应体系的pH值，测量体系的吸光度A，作A~pH曲线，从实验曲线中选择A值大，且随pH值变化平缓的pH值范围作为酸度控制范围。

6.7.4显色剂用量的选择

1.显色剂用量的理论计算

    对显色反应

    显色反应定量完成时，    

    得

    故

2.显色剂用量的实验选择

    固定其他实验条件，变化cR，测量A，作A~cR曲线，寻找出适宜cR范围。

6.7.5反应温度的控制

固定其他的实验条件，变化温度T，测量A,作A~T曲线,根据不同的A~T曲线类型，将反应温度选择在A值大,且随温度变化不敏锐的温度条件下。

对于反应受温度变化影响大的显色反应，在实际工作中，应严格控制反应温度。

图中为几种典型的A~T曲线

6.7.6反应时间的控制

显色反应的速度有差异，有的显色反应瞬时完成，且形成的吸光物质稳定；有的显色反应很快完成，但形成的吸光物质不稳定；有的显色反应较慢。

固定其他实验条件，测量吸光度随时间的变化曲线，根据实验结果选择合适的反应时间。

6.8应用

6.8.1微量组分的测量

1.单组分的测定

例1水中六价铬的测定

    在酸性条件下，六价铬与二苯碳酰二肼反应生成紫外红色络合物，λmax＝540nm，ε＝2.6×104~4.17×104L·mol-1·cm-1。

国家标准（GB）采用二苯碳酰二肼分光光度法测定六价铬。

例2维生素B6注射液的测定

    维生素B6在290

1nm处有最大吸收，药典采用紫外可见分光光度法测定维生素B6注射液。

测量在0.1mol·L-1HCl介质中进行，按

计算维生素B6的含量。

例3蛋白质在280nm处有最大吸收，可用于蛋白质的定量测定。

例4氨基酸与茚三酮反应生成红色络合物，可用于氨基酸含量的测定。

2.解联立方程法测双组分

    设试液中含有两种吸光物质X和Y，其吸收光谱互相重叠，根据吸光度的加合性，得

6.8.2示差分光光度法

    吸光光度法一般适用于微量组分的测量，当待测组分浓度高时，测量误差较大，若采用示差分光光度法，可提高测量的准确度。

1.方法

    常规法　　以空白溶剂为参比

    示差法　　以浓度为cS的标准溶液为参比

    　　　　　　　　　　　　　（cx>cS时，适宜高浓度的测定）

2.示差法的误差

    方法           定量                    　　误差

    常规法    

    示差法    

    因I0>IS故Tr>Tx有

结论：

示差法提高了准确度

3.例题

    已知ST＝0.01,样品Tx=2.00％，标准TS=10.0%

    示差法

    常规法误差

    示差法误差

    已知ST＝0.01,样品Tx=2.00％，标准TS=5.00%

4.示差法提高准确度的实质

6.8.3光度滴定法

光度滴定法是依据滴定过程中溶液的吸光度的突变来确定滴定终点的滴定分析方法。

例,滴定反应M+R=MR随着R的加入，,滴定曲线随各物质的吸收性质的不同而不同。

6.8.4络合物组成的测定

1.摩尔比法测络合比（饱和法）

    M+nR=MRn

    cM,固定；

    cR,从0开始增大

6.8.5.1光度法

    用光度法可以测定其离解常数

    用吸光值表征

，相对于pH作图,可求得pKa