10.4.3反应条件的选择

在进行可见分光光度分析时，首先要把待测组分转变成有色化合物，然后进行光度测定。将待测组分转变成有色化合物的反应叫显色反应。与待测组分形成有色化合物的试剂叫显色剂。

10.4.3.1显色反应的类型

常见的显色反应有络合反应、氧化还原反应、取代反应和缩合反应等。其中应用得最广泛的为络合反应。同一种物质常有数种显色反应，其原理和灵敏度各不相同，选择时应考虑以下因素。

(1)选择性好

完全特效的显色剂实际上是不存在的，但是干扰较少或干扰易于除去的显色反应是可以找到的。

(2)灵敏度高

分光光度法一般用于微量组分的测定，因此，需要选择灵敏的显色反应。摩尔吸光系数。的大小是显色反应灵敏度高低的重要标志，因此应当选择生成有色物质的。较大的显色反应。一般来说，当ε值为10⁴～10⁵时，可认为该反应灵敏度较高。

(3)对比度大

有色化合物与显色剂之间的颜色差别通常用对比度表示，它是有色化合物MR和显色剂R的最大吸收波长差λ的绝对值，即

对比度在一定程度上反映了过量显色剂对测定的影响，M越大，过量显色剂的影响越小。一般要求△λ在60 nm以上。

(4)有色化合物组成恒定

有色化合物组成不恒定，意味着溶液颜色的色调及深度不同，必将引起很大误差。为此，对于形成不同络合比的有色配合物的络合反应，必须注意控制实验条件。

(5)有色化合物的稳定性好

要求有色化合物至少在测定过程中保持稳定，使吸光度保持不变。为此，要求有色化合物不易受外界环境条件的影响，如日光照射、氧气及二氧化碳的作用等，也不受溶液中其他化学因素的影响。

10.4.3.2显色条件的选择

分光光度法是测定显色反应达到平衡后溶液的吸光度，因此要能得到准确的结果．必须了解影响显色反应的因素，控制适当的条件，保证显色反应完全和稳定。现对显色的主要条件讨论如下。

(1)显色剂用量

显色反应一般可表示为：

根据溶液平衡原理，有色配合物稳定常数越大，显色剂过量越多，越有利于待测组分形成有色配合物。但是过量显色剂的加入，有时会引起空白增大或副反应发生等对测定不利的因素。

显色剂的适宜用量通常由实验来确定。其方法是将待测组分的浓度及其他条件固定，然后加入不同量的显色剂，测定吸光度，绘制吸光度(A)与浓度(c)的关系曲线，一般可得到如图10-21所示三种不同的情况。

图10-21 (a)表明，当显色剂浓度c_R在0～a范围时，显色剂用量不足，待测离子没有完全转变成有色配合物，随着cR增大，吸光度A增大。在a～b范围内，曲线平直，吸光度出现稳定值，因此可在a-b间选择合适的显色剂用量口这类反应生成的有色配合物稳定，对显色剂浓度控制要求不太严格，适用于光度分析。图10-21(b)只有较窄的平坦部分，应选a'b'之间所对应的显色剂浓度，显色剂浓度大于b'后吸光度下降，说明有副反应发生。例如，利用Mo(SCN)₅红色配合物测定钼，过量SCN^-会与Mo(SCN)₅形成浅红色的Mo(SCN)₆配合物。图10-21(c)曲线表明，随着显色剂浓度增大，吸光度不断增大，例如，SCN^-与Fe³⁺反应，生成逐级配合物Fe(SCN)_n^3-n、n=1,2,…,6，随着SCN^-浓度增大，生成颜色越来越深的高配位数的配合物。对这种情况，必须十分严格地控制显色剂用量。

图10-21 吸光度与显色剂浓度的关系曲线

(2）酸度

酸度对显色反应的影响极大，它会直接影响金属离子和显色剂的存在形式、有色配合物的组成和稳定性及显色反应进行的完全程度。

大部分高价金属离子，如Al³⁺、Fe³⁺、Th⁴⁺、TiO²⁺、ZrO²⁺及Ta⁵⁺等都容易水解生成碱式盐或氢氧化物沉淀。为防止水解，溶液的酸度不应太小。

大部分有机显色剂为弱酸，且带有酸碱指示剂性质，在溶液中存在下述平衡

酸度改变，将引起平衡移动，从而使显色剂及有色化合物的浓度变化。溶液酸度大，显色剂主要以分子形式存在，实际参加反应的显色剂有效浓度低，从而影响显色反应的完全程度。酸度影响的大小与显色剂的离解常数Ka有关，Ka大时允许的酸度可大些。

一种金属离子与某种显色剂反应的适宜酸度范围，是通过实验来确定的。确定的方法是固定待测组分及显色剂浓度，改变溶液pH,测定其吸光度，做出吸光度A-pH关系曲线，如图10-22所示，选择曲线平坦部分对应的pH作为测定条件。

图10-22 吸光度A与pH的关系

(3)显色温度

显色反应通常在室温下进行，有的反应必须在较高温度下才能进行或进行得比较快。有的有色物质当温度偏高时又容易分解。为此，对不同的反应，应通过实验找出各自适宜的温度范围。

(4)显色时间

显色反应速度有快有慢，快的瞬间即可完成；大多数显色反应速度较慢，需要一定时间溶液颜色才能达到稳定；有的有色化合物放置一段时间后，又有新的反应发生口确定适宜显色时间的方法：配制一份显色溶液，从加入显色剂开始，每隔一定时间测吸光度一次，绘制吸光度一时间曲线。曲线平坦部分对应的时间就是测定吸光度的最适宜时间。

文章来源：《分析化学分析方法的原理及应用研究》

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