化学中什么叫显色反应

化学中什么叫显色反应
化学中什么叫显色反应

化学中什么叫显色反应
显色反应 一、显色反应和显色剂
1、显色反应
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.
2、选择显色反应的一般标准
（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.
3、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：
表7-1 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)
0.1~0.8mol.L-1HNO3
Fe(SCN)52-
红
480
Mo(Ⅵ)
1.5~2mol.L-1H2SO4
MoO(SCN)5-
橙
460
W(Ⅴ)
1.5~2mol.L-1H2SO4
WO(SCN)4-
黄
405
Nb(Ⅴ)
3~4mol.L-1HCl
NbO(SCN)4-
黄
420
钼酸铵
杂多酸
Si
0.15~0.3mol.L-1H2SO4
H4SiO4.10MoO3.Mo2O3
蓝
670~820
P
0.5mol.L-1H2SO4
H3PO4.10MoO3.Mo2O3
蓝
670~830
V(Ⅴ)
1mol.L-1HNO3
P2O5.V2O5.22MoO3.nH3O
黄
420
W
4~6mol.L-1HCl
H3PO4.10WO3.W2O5
蓝
660
氨水
配位
Cu(Ⅱ)
浓氨水
Cu(NH3)42+
蓝
620
Co(Ⅲ)
浓氨水
Co(NH3)53+
红
500
Ni
浓氨水
Ni(NH3)62+
紫
580
过氧化氢
配位
Ti(Ⅳ)
1~2mol.L-1H2SO4
TiO(H2O2)2+
黄
420
V(Ⅴ)
0.5~3mol.L-1H2SO4
VO(H2O2)3+
红橙
400~450
Nb
18mol.L-1H2SO4
Nb2O3(SO4)2.(H2O2)2
黄
365
4、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=520nm q=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.
5、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.
6、金属离子-配合剂-表面活性剂体系
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.