水分析化学课件剖析
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6-2 光度分析法的设计在进行比色及光度分析时,首先要利用显色反应把待测组分转变为有色物质;然后在一定测量条件下测定吸光度;再通过一定的定量分析方法,才能获得较满意的分析结果。
所以,光度分析法的条件选择包括:显色反应条件:显色剂、显色条件;光度测量条件:测量波长、参比、吸光度范围。
一、显色反应显色反应:将被测组分转变为有色物质的反应。
显色剂:能与被测组分反应使之生成有色物质的试剂。
显色反应可分两大类:络合反应和氧化还原反应。
例:邻二氮菲与Fe2+络合使得原本颜色很浅的Fe2+转变为红色的邻二氮菲亚铁络合物。
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例:用过硫酸胺将接近无色的Mn2+氧化为紫色的MnO4络合反应是最主要的显色反应。
1、对显色反应的要求(1)选择性要好:显色剂最好只与一种被测组分起显色反应。
(2)灵敏度要高:由于吸光光度法一般是测定微量组分,灵敏度高的显色反应有利于测定。
灵敏度的高低可从摩尔吸光系数值的大小来判断,一般要求ε至少在104~105。
但应注意,灵敏度高的显色反应,并不一定选择性就好,对于高含量的组分不一定要选用灵敏度高的显色反应。
(3)对比度要大:即如果显色剂有颜色,则显色产物与显色剂的最大吸收波长的差别——“对比度”或“反衬度”要大,一般要求在60nm以上。
(4)显色产物要稳定、组成要恒定:这样可以保证测量结果有良好的重现性和足够高的准确度,实验条件也易于控制。
显色化合物的组成若不确定,测定的重现性就较差;若易受空气的氧化、日光的照射而分解,就会引入测量误差。
2、显色剂:主要有两大类(1) 无机显色剂许多无机试剂能与金属离子起显色反应,如Cu2+与氨水形成深蓝色的络离子Cu(NH3)42+,SCN-与Fe3+形成红色的络合物Fe(SCN)2+或Fe(SCN)63-等。
但是多数无机显色剂的灵敏度和选择性都不高。
其中性能较好,目前还有实用价值的有硫氰酸盐、钼酸铵、氨水和过氧化氢等。
(2)有机显色剂许多有机试剂,如邻二氮菲、双硫腙、二甲酚橙等,在一定条件下能与金属离子形成稳定的、具有特征颜色的金属螯合物,其灵敏度和选择性较高,是光度分析中研究最多、应用最广的一类显色剂。
3-4 络合滴定法的基本原理本节主要讨论:1、通过络合滴定曲线→了解滴定反应的滴定突跃、影响滴定突跃范围的因素;计算化学计量点。
2、理解如何正确选择指示剂。
3、准确滴定和分步滴定的条件。
在络合滴定中,若被滴定的是金属离子M,当达到化学计量点附近时,溶液的pM值发生突变;利用适当的方法,可以指示滴定终点。
可见,讨论滴定过程中金属离子浓度的变化规律即络合滴定曲线,对认识影响pM 突跃的因素是极其重要的。
EDTA与大多数金属离子形成1:1的络合物,它们之间的定量关系是:(cV)EDTA =(cV)M即:EDTA的物质的量=金属离子的物质的量可以采取与酸碱滴定类似的办法,分四个阶段:滴定前、滴定开始至化学计量点前、化学计量点、化学计量点后,计算溶液中金属离子的浓度变化,获得滴定曲线。
一、滴定过程中金属离子浓度的变化规律例如:以0.02000 mol/L EDTA滴定20.00mL 0.02000mol/L Zn2+,滴定是在pH=9.00的NH3-NH4+的缓冲溶液中进行,并含有0.10mol/L 游离氨。
已知:锌氨络合物的积累形成常lgβ1~lgβ4分别为2.27,4.61,7.01,和9.06lgKZnY= 16.50首先:要计算主反应产物ZnY 的条件稳定常数K ZnY ′:()()12.1028.110.55.16lg lg lg lg 101101011010101010110101010101010101][][][][12.0lg lg 28.1lg 00.910.510.52.0)()(10.506.501.461.227.100.406.900.301.700.261.400.127.243433323231)(33=--=--='∴=-+=-+=∴=++++=⨯+⨯+⨯⨯+⨯+=++++=====----Y Zn ZnY ZnYNH Zn OH Zn Zn NH Zn OH Zn YH Y K K NH NH NH NH pH αααααββββαααα 时:1.滴定前[Zn ′]=c Zn =0.020mol·L -1pZn ′=1.702.滴定至化学计量点前pZn’由未被滴定的[Zn’]决定如加入了V Y =19.98mL EDTA ,即滴定分数a =19.98/20=99.9%(-0.1%),则有:Zn YZn Y Zn c V V V V Zn ⋅+-=]'[00.5.100.1.020.0)98.1900.20()98.1900.20(]'[151='⨯=⨯+-=---n pZ L m ol L m ol m Lm L Zn3.化学计量点时由于滴定反应已经按计量关系完成,溶液中[Zn’]来自络合物ZnY 的解离,所以根据化学计量点时的平衡关系:[][][]06.6)12.1000.2(21)lg (21/]'[ ]'[]']['[][21 '''2'2=+=+=====≈'-''⇔++ZnY sp Zn sp ZnY spZn sp spsp Zn ZnY Zn spZnsp sp Zn sp sp K pc pZn K c Zn Zn c Y Zn ZnY K c c n Z c n Z n Z ZnYY Zn 即4. 化学计量点之后由于过量的EDTA 抑制了ZnY 2-的离解,溶液中pZn’与过量的EDTA 的浓度有关。