無機顯色劑

與被測組成分化合成有色物質的試劑稱為顯色劑。許多無機試劑能與金屬離子起顯色反應，如Cu²⁺與氨水形成深藍色的配離子[Cu(NH₃)₄]²⁺，SCN^-與Fe³⁺形成紅色的配合物Fe(SCN)₃或[FeSCN]²⁺等。無機顯色劑與金屬離子生成的化合物不夠穩定，靈敏度和選擇性也不高，所以套用不是很廣泛。

基本介紹

• 中文名：無機顯色劑
• 外文名：Inorganic developer
• 範疇：化學物
• 原理：無機試劑能與金屬離子起顯色反應
• 例子：與氨水反應生成深藍色的配離子
• 特性：化合物不穩定，靈敏度和選擇性低

顯色劑的要求

在吸光光度分析時，不是所有的待測物質都具備顏色，對於無色的物質，可加入顯色劑使其變成有色物質，然後進行測定。被測物質在某一試劑的作用下，生成有色化合物(或絡合物)或使試劑顏色變化的反應，稱為顯色反應，而這類試劑就叫顯色劑。對於顯色反應，一般應滿足以下條件：

1)靈敏度高。吸光光度法通常用於測量微量組分，所以靈敏度高的顯色反應更為有利。靈敏度的高低，可從摩爾吸光係數(ε)的高低來判斷。ε越大，靈敏度越高。但對於高含量的組分測定，則不一定要選擇靈敏度高的顯色反應。

2)選擇性好。一種顯色劑最好只和一種被測組分發生顯色反應，以減少干擾。或產生的干擾離子容易被消除，再或者產生的干擾離子與生成的有色化合物的最大吸收波長相隔較遠。

3)生成的有色化合物性質穩定。生成的有色化合物不易受外界環境的影響，如在日光照射條件下不發生變化、不與空氣中的O₂和CO₂反應等。

4)有色化合物與顯色劑之間色差要大。這樣顯色時變化鮮明，試劑空白一般較小，可提高測定的準確度。一般要求有色化合物與顯色劑的最大吸收波長之差在60nm以上。

對顯色反應的影響

1)顯色劑的用量。吸光光度分析中，為使顯色反應儘量反應完全，加入的顯色劑常常需要過量。但過量太多的顯色劑容易引起副反應，影響測定結果。同時，不少顯色劑本身具有顏色，過量太多會使空白增高。所以，顯色劑的適宜用量，要通過實驗來確定，實驗方法是在幾個相同組分中加入不同量的顯色劑，分別測定其吸光度，繪製吸光度與顯色劑用量的關係曲線，在曲線的平坦處選取一個適當的顯色劑用量(稍稍過量)。

2)溶液的酸度。溶液的酸度對顯色反應的影響很大，這是由於它可以直接影響金屬離子和顯色劑的存在以及所形成的有色絡合物的組成和穩定性。溶液酸度的影響主要體現：對顯色劑本身顏色的影響；對顯色劑濃度的影響；對金屬離子價態的影響；對絡合物組成的影響。

3)顯色溫度。顯色反應一般在室溫下進行，但也有反應需要加熱至一定溫度才能進行。在溫度較高時，有色物質又容易分解。為此，不同顯色反應需要通過實驗找出適宜的溫度。

4)顯色時間。大多數顯色反應需要經過一定的時間才能反應完全，其時間的長短又與溫度有關。例如矽鉬藍法測矽，在室溫下需要10min以上，而在沸水浴中只需30s。有的有色物質生成後．性質相當穩定，這類反應的測定時問比較寬鬆；而有的有色物質生成後，久置可能發生變化．就需要在顯色後儘快測定完畢。

5)溶劑的影響。有機溶劑能降低有色絡合物的離解度，從而提高顯色反應的靈敏度。同時有機溶劑還能溶液中顯色需要幾個小時，加入丙酮後只需30min。

對顯色劑中其他離子的消除

(1)影響

溶液中干擾離子的存在對吸光光度法測定的影響主要有：

①干擾離子本身有顏色，影響測定。例如Cu²⁺顯藍色、Co²⁺顯紅色、Fe³⁺顯黃色。

②干擾離子與顯色劑生成有色絡合物，使測定結果偏高。例如用H₂O₂測定Ti⁴⁺時，Mo⁶⁺、Ce⁴⁺等與H₂O₂，同樣能形成黃色絡合物，從而干擾實驗結果。

③干擾離子與顯色劑生成無色絡合物，消耗顯色試劑而使被測離子與顯色劑反應不完全。例如用水楊酸測Fe³⁺時，Al³⁺、Cu²⁺離子就會產生此類影響。

④干擾離子與被測離子形成離解度小的化合物。例如用SCN^-測定Fe³⁺時，由於F^-的存在，能與Fe³⁺形成[FeF₆]^3-，從而影響測定結果。

⑤干擾離子具有強氧化性或還原性時，易破壞顯色劑。例如Mn⁷⁺、V⁵⁺存在時，能破壞偶氮胂Ⅲ，影響顯色。

(2)消除方法

消除干擾的方法，主要有以下幾種：

①控制溶液的酸度。許多顯色劑是有機弱酸，控制溶液的酸度就可以控制顯色劑的濃度，使某種金屬離子顯色，而使其餘一些金屬離子不能生成有色絡合物。例如以水楊酸測定Fe³⁺時，Cu²⁺也能形成黃色絡合物。但兩種絡合物的離解常數不一樣，當溶液pH=2.5時，Cu²⁺不能與水楊酸生成絡合物，而Fe³⁺則能完全形成有色絡合物。

②加入掩蔽劑。在顯色試劑中加入一種能與干擾離子反應，生成無色絡合物的試劑，也是消除干擾的常見辦法。例如，用硫氰酸鹽測定Co²⁺時，Fe³⁺會產生干擾，可加入氟化物，使Fe³⁺形成無色的[FeF₆]^3-，即可消除干擾。此外，還可利用氧化還原反應，改變干擾離子的價態，從而消除干擾。例如用硫氰酸鹽測定鉬，加入還原劑，將產生干擾的Fe³⁺還原為Fe²⁺，Fe²⁺不能與SCN^-發生顯色反應。這樣就能去除Fe³⁺干擾。

③分離干擾離子。在沒有合適的掩蔽試劑時，可採用沉澱法、離子交換法、溶劑萃取法等分離方法去除干擾離子。

④利用參比溶液。某些干擾離子帶來的影響，可用參比溶液抵消。例如用鉻天青S測定Al³⁺時，Ni²⁺、Cr3+會對測定形成干擾。為此，可取部分溶液加入少量氟化銨，與Al³⁺生成AIF₆^3-以此作為參比溶液進行測定，從而消除干擾。