第三节　实验条件的选择和干扰的消除

一、实验条件的选择

有些物质在紫外或可见光区有较强的吸收，分析时，只需将样品制备成溶液，即可采用紫外-可见分光光度法测定待测组分。

由于大多数物质在紫外及可见光区没有吸收或吸收较弱，则不能直接进行分光光度法测定，通常选择适当的试剂与试样中的待测组分反应，将其转变成吸光系数较大的有色化合物，然后进行紫外-可见分光光度法测定。此种情况，必须选择较好的实验条件，以得到良好的测量灵敏度和准确度。

（一）显色反应条件的选择

将待测组分转变成有色化合物的反应，称为显色反应，所用的试剂称为显色剂。显色反应主要有配位反应、偶合反应、氧化还原反应等，其中配位反应应用较广。显色反应必须符合一定的要求，且在最优的条件下进行显色，才能获得满意的灵敏度和准确度。

1.显色反应的要求

显色反应对分析测定的灵敏度及准确度影响很大，必须符合以下要求：

（1）待测组分应定量地转变成有色化合物，二者有确定的化学计量关系。

（2）反应生成的有色化合物的组成恒定、稳定，符合一定的化学式，且摩尔吸光系数要大（应大于104），以使测量的灵敏度高、重现性好、误差小。

（3）有色化合物与显色剂的颜色要有明显的差别，即显色剂的ε_max与生成物的ε_max差别要大，这样显色时的试剂空白值较小。

（4）反应选择性好，干扰少或干扰易消除。

2.显色反应条件的选择

影响显色反应的因素较多，如显色剂用量、溶液酸度、显色温度、显色时间等，可通过试验确定显色反应条件。

（1）显色剂的用量：

显色剂与待测组分转变成有色化合物的显色反应可表示

如下：

上述反应在一定程度上是可逆的。为了保证反应尽可能地进行完全，必须加入过量的显色剂。但有时过量太多，会使配合物组成改变，导致颜色减退，对测定不利。

显色剂用量可通过实验确定。绘制吸光度与显色剂加入量的关系曲线，选择吸光度值较大且已达到恒定所对应的显色剂用量。

（2）溶液的酸度：

在显色反应中，控制溶液的酸度尤为重要。pH对显色反应多个方面都有影响，主要包括对显色剂颜色、显色反应平衡、对金属离子存在状态等影响。

显色反应适宜的酸度则是通过实验来确定。方法是绘制A-pH曲线，选择A较大时所对应的pH范围。

（3）显色温度：

一般显色反应在室温下就能迅速进行完全，但有的显色反应需要加热至一定的温度才能完成反应。合适的显色温度通过实验来确定，绘制A-t（℃）曲线，选择A较大时所对应的温度进行显色反应。

（4）显色时间：

各种显色反应速度和有色化合物的稳定性不同，显色溶液达到色调稳定、吸光度最大所需的时间有长有短，因此，必须通过试验确定适宜的显色时间。其方法是配制一份显色溶液，从加入显色剂开始计时，每隔几分钟测定一次吸光度，然后绘制A-t（min）曲线，应在A保持较大的时间内完成测定。

（二）测定条件的选择

1.测量波长的选择

一般根据待测组分的吸收光谱，选择最大吸收波长λ_max作为测量波长，以获得最高的测量灵敏度。

2.吸光度读数范围的选择

任何分光光度计都有一定的测量误差，即光度误差。光度误差是指读数误差为单位百分透光率（即ΔT%=±1）时所引起的浓度相对误差。在不同吸光度范围内，读数所引起的光度误差的大小不同。通过数学计算可知T%在15%～65%或A在0.8～0.2范围内，测定浓度的相对误差较小。因此，为得到较高的测量准确度，A应在0.2～0.8范围内读数。在实际分析时，可通过控制溶液的浓度及选择适当厚度的吸收池使A在0.2～0.8范围内。对于精度高的分光光度计，透光率读数误差小于0.01，由此引起的浓度相对误差会更小，此时吸光度读数范围可以比0.2～0.8宽。

（三）参比溶液的选择

参比溶液（reference solution）也称空白溶液（blank solution）。测量试液的吸光度时，先用参比溶液调节透光率为100%，以消除溶液中其他组分、吸收池和溶剂对入射光的反射和吸收所带来的误差。

1.溶剂参比

当溶液中只有待测组分在测定波长下有吸收，而其他组分均无吸收时，可用纯溶剂作参比溶液，称为溶剂参比。

2.试剂参比

如果除待测组分外，显色剂和其他试剂在测定条件下也有吸收时，则取与测定试液时所用的显色剂和其他试剂作为参比溶液（只是不加待测组分），称为试剂参比。

3.试样参比

如果试样基体有颜色，而显色剂无颜色，并且也不与试样基体显色时，则用不加显色剂的试样溶液作为参比溶液，称为试样参比。

4.平行操作参比

为了抵消在分析过程中引入的干扰物质的影响，可用不含待测组分的试样或溶剂或蒸馏水按照与试液完全相同的分析步骤进行平行操作，然后以所得的溶液作为参比溶液，称为平行操作参比。工作中也常以其他参比溶液为参比，测定出平行操作参比溶液的值，常称空白值，计算时用试液的测定值减去空白值。

二、干扰及其消除

样品组成一般比较复杂，样品溶液中的共存离子若本身有颜色，或能与显色剂生成有色化合物等都将对测定带来干扰，必须采取措施消除干扰。消除干扰的方法主要有以下几种。

（一）控制酸度

控制溶液的酸度，使干扰离子不与显色剂作用。例如，用磺基水杨酸测定Fe3+时，Cu2+与试剂生成黄色配合物则干扰测定。但控制pH在2.5左右，Cu2+则不与试剂显色，从而消除Cu2+的干扰。

（二）加入掩蔽剂

掩蔽剂与干扰离子生成无色配合物，这是常用的方法。例如，用丁二酮肟测定镍时，铁有干扰，可用柠檬酸作掩蔽剂以消除铁的干扰。

此外，还可以利用氧化剂或还原剂与干扰离子发生反应，从而改变干扰离子价态以消除干扰。例如，用铬天青S测定铝时，Fe3+干扰，可加入维生素C（抗坏血酸），使Fe3+还原为Fe2+消除干扰。

（三）改变测量波长

如测定含有K₂Cr₂O₇的KMnO₄溶液时，在KMnO₄的最大吸收波长525nm处K₂Cr₂O₇也有吸收，此时选择545nm为测量波长，即可消除K₂Cr₂O₇的干扰。

（四）分离干扰离子

若采取上述几种方法不能消除干扰时，可采用沉淀或溶剂萃取等方法分离干扰离子以消除干扰。

（五）采用计量分析技术

有时可采用多波长分光光度法、导数分光光度法等分析技术消除干扰。