生色团

第三节显色反应及显色条件的选择

将待测组分变成有色络合物的反应－显色反应。

与待测组分形成有色络合物的试剂－显色剂

一、显色反应的选择：

（1）灵敏度高：ε大是显色反应灵敏度的重要标志。

图6-5吸光度与显色剂浓度的关系曲线

4．显色温度：升温加快显色，但温度偏高，

有色物质分解，由实验来确定。

总之：通过实验，分别作出A～[R]，pH，t，T曲线，找出合适的[R]，pH，t，T，

即找出平坦区。

5．副反应的影响

6．溶剂的影响7．共存离子的影响。

消除共存离子干扰的方法：

（

(5)选用适当的分离方法。

三、显色剂(R)

1．无机显色剂：

无机显色剂在光度分析中应用不多，这主要是因为生成的络合物不够稳定，其灵敏度与选择

度也不够高，目前，有价值的仅有硫氰酸盐、钼酸铵、H2O2等。

2．有机显色剂：R

大多数有机显色剂R与金属离子生成稳定的螯合物，显色反应的选择性和灵敏度都较

高。在吸光光度法中应用广泛。

①生色团：可吸收光子而产生跃迁的原子基因。它一般是分子中含有一个或多个某些不饱

和基因(共轭体系)的有机化合物。

②助色团：含有孤对电子的基因，显然本身没有颜色，当它与某生色团相联时，(与其不

饱和键相互作用)，能使该生色团的吸收波长位置向长波方向移动(即红移)，且光谱强

度有所增大。

如：胺基：—NH2R—NH—R2N—

羟基：—OH—OR—SH—CL等。

③常用的有机显色剂：

有机显色剂的类型、品种都非常多。

A：偶氮类显色剂：含有偶氮基—N=N—

凡含有偶氮结构的有机化合物，都是带色的。

偶氮类显色剂：性质稳定，显色反应灵敏度高，选择性好，对比度较大。

如：偶氮胂Ⅲ：

③选择性高(比二元体系)

一种配体常可与多种金属离子产生类似的络合反应，而当形成三元络合物时，就减少了

形成类似络合物的可能性。

如：铌、钽都可与邻苯三酚生成二元络合物，但在草酸介质中只有钽－邻苯三酚－草酸。

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-1HNO3Fe(SCN)52-红480

Mo(Ⅵ)1.5~2mol.L-1H2SO4MoO(SCN)5-橙460

W(Ⅴ)1.5~2mol.L-1H2SO4WO(SCN)4-黄405

Nb(Ⅴ)3~4mol.L-1HClNbO(SCN)4-黄420

钼酸铵杂多酸Si0.15~2O3蓝670~820

2O3蓝670~830

V(Ⅴ)3O黄420

W4~6mol.L-1HClH3PO4.10WO3.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-1H2SO4TiO(H2O2)2+黄420

V(Ⅴ)0.5~3mol.L-1H2SO4VO(H2O2)3+红橙400~450

Nb18mol.L-1H2SO4Nb2O3(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。

显色反应-种类介绍

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=520nmq=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。