Download - 9.3 显色反应及影响因素 9.4 光度分析法的设计 9.5 吸光光度法的误差
9.3 显色反应及影响因素
9.4 光度分析法的设计
9.5 吸光光度法的误差
9.3 显色反应及影响因素
要求:
a. 选择性好
b. 灵敏度高 (ε>104)
c. 产物的化学组成稳定
d. 化学性质稳定
e. 反应和产物有明显的颜色差别 (对比度 l>60nm)
没有颜色的化合物,需要通过适当的反应定量生成有 色化合物再测定- 显色反应
1、显色反应
2、显色剂
无机显色剂 :KSCN :测 Fe、Mo、W、 Nb 等
钼酸铵:测 P、 As 等 过氧化氢:测 Ti、 V 等
有机显色剂:
分子结构
含有生色团 (即含不饱和键的基团 )
如偶氮基,对醌基和羰基等
含有助色团 (含孤对电子的基团 )
如氨基、羟基和卤代基等。
CH3- C- C-CH3
HO- N N- OH
= =
NN
OH
COOH
SO3H
OO型:
N
N N OH
OH
ON型: PAR (4-(2-吡啶偶氨 )-间苯二酚 )
NH NH
N
S
NS型:
双硫腙
NN型: 丁二酮肟
邻二氮菲
磺基水杨酸
N N N N
SO3HHO3S
OH OHAsO H3 2 H O As32
偶氮类:偶氮胂 III
三苯甲烷类 三苯甲烷酸性染料 铬天菁 S
O
CH3
COOH
HO
C
ClCl
SO3H
CH3
COOH
三苯甲烷碱性染料 结晶紫
C
N(CH3)2(H3C)2N
N(CH3)2
邻菲罗啉类: 新亚铜灵
N N
CH3CH3
肟类:丁二肟
C C CH3
N N OHHO
CH3
3、多元络合物
混配化合物V-PAR-H2O (吡啶偶氮间苯二酚)
离子缔合物 AuCl4
--罗丹明 B
金属离子 -配体 -表面活性剂体系 Mo-水杨基荧光酮 -CTMAB (十六烷基甲基溴化铵 )
杂多酸 :
磷酸盐或硅酸盐或砷酸盐
+ 钼酸盐 (过量)
杂多酸阴离子
(如 [PMo12O40]3-
12-磷钼酸阴离子 )
+还原剂如 SnCl2
磷钼蓝 或硅钼蓝 或砷钼蓝进行光度测定
适当酸度
副反应副反应M + nR = MRn
OH- H+
存在型体的变化存在型体的变化 RH = R- + H+ 1 2
生成不同配比的络合物生成不同配比的络合物 – 例,磺基水杨酸 – 例,磺基水杨酸 Fe Fe 3+3+
pH = 2 ~ 3pH = 2 ~ 3 FeRFeR 紫红色紫红色pH = 4 ~ 7pH = 4 ~ 7 FeRFeR22 橙色橙色pH = 8 ~ 10pH = 8 ~ 10 FeRFeR33 黄色黄色
4 影响因素
a 溶液酸度( pH值及缓冲溶液)
酸度的选择
pH~][][
lgMMRn
以 作图 可得适宜 pH范围
实际工作中,作 A ~ pH 曲线,寻找适宜 pH 范
围。
A
pH
实际工作中,作 A ~ cR 曲线,寻找适宜cR 范围。
A
cR
b 显色剂的用量
稍过量,处于平台区
实际工作中,作 A ~ T 曲线,寻找适宜 反应温度。
A
T
A
T
A
T
A
T
A
T
c 显色反应温度
加热可加快反应速度,导致显色剂或产物分解
d 显色反应时间
针对不同显色反应确定显示时间显色反应快且稳定;显色反应快但不稳定;显色反应慢,稳定需时间;显色反应慢但不稳定
e 溶剂
有机溶剂,提高灵敏度、显色反应速率
实际工作中,作 A ~ t 曲线,寻找适宜 反应时间。
(1) 控制酸度法
测 Fe3 + : (控制 pH)
Fe3+, Cu2+FeSS (紫红)Cu2+
pH 2.5 SS
f 干扰离子
干扰消除办法(显色反应干扰的消除):
测 Co2 + (含 Fe3+) : (掩蔽法 )
Co2 + , Fe3+Co2+
FeF63- Co(SCN)2 (蓝 )
(1) NaF SCN -
Co2+
Fe2+, Sn4+
(2)Sn2+
Co(SCN)2
SCN -
(2)掩蔽剂掩蔽法
(3)氧化还原掩蔽法 (改变价态 )
(5) 选择适当的测定波长
(6) 增加显色剂用量
(7) 分离
(4)利用参比溶液消除显色剂和某些共存有色离子的干扰
515 655 415 500
钍 -偶氮砷III
钴 -亚硝基红盐
A A
络合物络合物
试剂
试剂
5 光度分析法的设计
1. 选择显色反应2. 选择显色剂3. 优化显色反应条件4. 选择检测波长5. 选择合适的浓度6. 选择参比溶液7. 建立标准曲线
测量条件选择}
(1) 测定波长选择
“ ”选择原则: 吸收最大,干扰最小
灵敏度 选择性
一般来说,选择 max;如 max处有干扰,则选择无干扰处的进行测定
(2) 测定浓度控制 控制浓度 吸光度 A: 0.2~ 0.8
减少测量误差
(3) 参比溶液选择
参比溶液:光度测量时用来调节仪器的零点的一种溶液。
用途:消除由于吸收池壁及溶剂对入射光的反射和吸收带来
的误差,并扣除干扰的影响。如参比溶液选择不当,会使标
准曲线不通过原点。
1. 试液与显色剂均无色时,可用蒸馏水作参比。
2. 显色剂为无色,而被测试液中存在其他有色离子,可用不加显色剂的被测试液作参比 ,试样空白
3. 显色剂有颜色,可选试剂空白作参比
4. 干扰组分与显色剂有反应 ,又无法掩蔽消除时:
1)掩蔽被测组分,再加入显色剂,作参比
2)加入等量干扰组分到空白溶液中 ,作参比
5.改变加入的顺序,被测液不显色的溶液作参比
参比溶液的选择方法
试液 显色剂 参比溶液
无色 无色 蒸馏水
有色 无色 不加显色剂的试液
无色 有色 试剂空白
有色 有色 试液 +掩蔽剂(使试液无色 )+显色剂
(4) 标准曲线制作
0 1 2 3 4 5 6 7 80.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
c
A
理论基础:朗伯 - 比尔定律
相同条件下测定不同浓度标准溶液的吸光度 A
A~ c 作图
9.5 吸光光度法的误差
1、非单色光引起的偏移2、物理化学因素:非均匀介质及化学反应3、吸光度测量的误差4、显色反应的干扰
对朗伯 -比尔定律的偏移
设入射光由 1 和 2 两种波长组成,溶液的吸光质点对两种波长的光的吸收均遵从吸收定律
1 bcII
A 11
011 lg bcλII 110011
2 bcII
A λ 22
022 lg bcλII 210022
复合光 1 + 2时
21
0201lgII
IIA
bcbc II
II2λ1λ 1010
lg0201
0201
21 λλ bcA 1 或 bcA 2
21 λλ bcA 1 或 bcA 2
1 非单色光引起的偏移
非均匀介质胶体,悬浮、乳浊等对光产生散射,使实测吸光度增加,导致线性关系上弯化学反应离解、缔合、异构等
如:离解 Cr2O72- + H2O-=2HCrO4 - =2H+
+2CrO42-
异构 PAR 的偶氮-醌腙式
2 物理化学因素
吸光度标尺刻度不均匀
3 吸光度测量的误差
A= 0.434 , T= 36. 8% 时,测量的相对误差
最小
A=0.2~0.8 T=15~65%
仪器测量误差
• 仪器测量误差公式推导
TA lg又 Tln434.0TdTdA 434.0
TTdT
AdA
ln
TTd
cdcE T
r ln得 浓度测量的
相对偏差
T lgT 最大时,即 (TlgT) ′= 0 时误差最小 ,
算得 lgT= - 0.434 , T=36.8% , A = 0.434
若测 A时产生微小的绝对差 dA,则相对误差 Er为:Er=dA/A; A=εbc (1), 当 b一定时,两边微分得: dA=εbdc (2) dc为测量浓度时的绝对误差, 二式相除: dA/A=dc/c=Er 故 dc正比 dA
• 最佳读数范围与最佳值
设: ΔT =1%,则可绘出溶液浓度
相对误差 Δc/c与其透光度 T 的关系
曲线。如图所示:
当: ΔT =1%, T 在 20%~
65%之间时,浓度相对误差较小,最
佳读数范围。
可求出浓度相对误差最小时的透光度 Tmin为:
Tmin= 36.8%, Amin= 0.434
用仪器测定时应尽量使溶液透光度值在 T %=20~ 65%
( 吸光度 A =0.70~ 0.20)。
本节要点:
•显色反应的基本要求
•显色反应的主要类型
•显色反应的主要影响因素及原理
•消除干扰显色反应的方法
•设计分光光度法需要考虑的条件
•选择参比溶液的原则
•吸光光度产生误差的原因