光度法分析样品的条件
实验室k / 2019-07-20
在利用光度法进行样品的定量分析时，由于许多简单的无机和有机化合物摩尔吸收系数很小，不能用光度法直接测定它们的含量，因此首先要将样品中被测定的组分定量地转变成有吸光能力的有色化合物，将被测组分转变为有色化合物的反应称为显色反应，与被测成分形成有色化合物的试剂称为显色剂。在分析工作中必须要选择合适的显色反应，并严格控制反应的条件。
显色反应的选择
显色反应可分为两大类，即配位反应和氧化还原反应，而配位反应是最主要的显色反应。同一组分常可与多种显色剂反应，生成不同的有色物质。究竟选用何种显色剂较好，应考虑下列因素：
1.灵敏度高 光度法一般用于微量组分的测定，因此，选择灵敏的显色反应是首先要考虑的。吸光物质的摩尔吸收系数ε的大小是灵敏度大小的主要标志，一般情况下，当ε值大于10(4次方)时，可以认为该反应的灵敏度较高。
2.选择性好 选择性好是指显色剂只能与某一个极少数几个组分发生显色反应。如果仅与某一个组分发生反应的试剂称为特效(或专属)的显色剂，实际上这种特效显色剂是没有的。但是干扰较少或严格控制反应的条件可以除去干扰显色反应的影响，使显色剂成为选择性试剂。
3.显色剂在测定波长无明显的吸收 这样，试剂空白小，可以提高测定的准确度。通常将两种有色物质最大吸收波长的差称为“对比度”，在一般的光度法分析中，要求显色剂与有色化合物的对比度△λ大于60nm。
4.有色化合物的稳定性 有色化合物稳定性好或在测定吸光度的过程中保持基本上不变，这对光度法的准确度和精密度都有很大的影响。
显色反应的条件
很多显色反应需要创造条件或控制在最佳条件下，提高反应的灵敏度、选择性和稳定性，才能满足光度法测定的要求。因此，必须了解影响显色反应的平衡及反应速度等各种因素，然后利用其有利因素，改善条件，将不利因素化为有利因素，以便得到准确可靠的结果。影响显色反应的主要因素一般为显色剂用量、pH、温度、时间以及与测定组份共存的干扰物质等。现将这些因素分述于下。
1.显色剂用量 为了使显色反应进行完全，保证被测组分定量地转变为有色化合物，根据反应的平衡原理，应该有过量的显色剂。但试剂用量过大对有色化合物的组成亦有影响，反而对测定不利。显色剂的最佳用量一般都是通过试验确定。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，测定其吸光度，绘制吸光度(A)-显色剂浓度(C)曲线。一般可能有如图11-13所示三种不同的情况。
图11-13(a)中曲线说明，当显色剂浓度CR在0-a范围内，显色剂用量不足，待测离子没有完全转变成有色化合物，吸光度A随CR增大而增大。在a-b范围内，曲线平坦，吸光度即不随试剂用量而变，对试剂浓度的控制要求不高。图11-13(b)中曲线说明，当显色剂浓度在a-b这一较窄的范内，吸光度才较稳定，在此范围以外，吸光度都随显色剂浓度而变，所以必须严格控制CR的浓度，才能进行被测组分的测定。例如，硫氰酸盐与钼(V)的反应
显色剂SCN-浓度偏低或偏高，生成的配位化合物的配位数也或低或高，吸光度降低，不利于钼的测定。图10-13(c)中曲线说明，随着显色剂浓度增大，吸光度增大，在这种情况下，除非十分严格地控制显色剂的用量，一般是不能用于定量分析的。
2.酸度 酸度对显色反应的影响很重要，很多有机显色剂是有色的弱酸(HR)，有酸碱指示剂的性质，在与被测组分(Men+)反应时存在着以下平衡：
酸度改变，将会引起平衡移动，从而影响显色剂存在的形式和有色化合物的浓度变化，以致改变溶液的颜色。例如，Fe3+与磺基水杨酸(C7H4SO62-)的反应，在pH1.8～2.5时生成红色的Fe(C7H4SO6)+，在pH4～8时生成橙色的Fe(C7H4SO6)2-，在pH8～11.5时，生成黄色的Fe(C7H4SO6)33-；在pH＞12时，则因Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀，而不能生成可溶性的有色离子。
其他如氧化还原反应、缩合反应等，溶液的酸碱性也有重要的影响，常常须要用缓冲溶液保持溶液在一定pH值下进行显色反应。
3.温度 很多显色反应都是在室温下进行，温度变化一般对结果的影响不大。有些反应则需要加热，以加速反应进行。但有些反应在较高的温度时，容易产生副反应使有色化合物分解。因此，对不同的反应，应通过试验找出最佳的温度范围或控制恒温。
4.时间 有些显色反应需要一定的时间才能进行完全，但又不能用提高温度加速反应。亦有些反应能很快地进行完全，但有色物质随着时间的推移，逐渐被空气中的氧氧化或发生光化学反应，转变为其他物质，使吸光度随着时间而变化。因此，必须在一定条件下通过试验，作出吸光度-时间关系曲线，确定测量吸光度最合适的时间。
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