利用某種化學反應降低幹擾物質的濃度以消除幹擾的方法稱為隱蔽(或掩蔽);在被隱蔽後的金屬離子絡合物的溶液中,加入一種試劑,將金屬離子釋放出來的方法稱為解蔽。隱蔽和解蔽是分析化學中常用的方法。例如鐵(Ⅲ)與硫氰酸銨反應,生成紅色的Fe(CNS)3,如果加入氟化鉀,因為Fe(Ⅲ)與F-生成穩定性更高的FeF咶絡離子,紅色就消失。氟化鉀稱為隱蔽劑,隱蔽瞭鐵(Ⅲ)與硫氰酸酸銨的反應。如果在上述溶液中加入硼酸,則氟離子與硼酸絡合,生成比FeF咶更穩定的BF4-絡離子,把鐵(Ⅲ)解脫出來,又能與硫氰酸銨起反應。這種作用即為解蔽,硼酸稱為解蔽劑。從上列看出,隱蔽劑能否隱蔽一個金屬離子,主要看它們所形成的絡合物是否很穩定。
隱蔽的應用是多方面的。工業上常用隱蔽劑改善生產過程。例如,紡織工業的漂白與染色,使用三聚磷酸鈉以隱蔽有害的鈣和鎂。用乙二胺四乙酸(EDTA)絡合硬水中的鈣和鎂,以阻止鍋爐產生鍋垢等。在分析化學中,為瞭提高絡合反應、顯色反應、沉淀反應的選擇性,常利用有機或無機試劑隱蔽一些離子以消除其幹擾。
絡合反應的隱蔽 絡合滴定法是以氨羧絡合劑 HnY(常用EDTA表示,n為正整數,Y為絡合劑陰離子)滴定金屬M,形成螯合物(見螯合作用)MY(式中均略去電荷),其穩定常數為:
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(1)
如果在一定pH下加入比EDTA絡合能力更強的試劑HnZ(Z為絡合劑陰離子),就會生成MnZ絡合物,產生絡合效應。此時,其表觀穩定常數為:
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(2)
式中αY(H)為HnY的酸效應系數(見絡合滴定法);αM(Z)為HnZ對金屬M的絡合效應系數,其值可從下式求得:
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(3)
式中[M′]為金屬的總濃度;[M]為遊離金屬的濃度。
在絡合滴定中,金屬濃度為0.01Μ 和滴定誤差為0.1%時,要求K嚸≥108。如果K嚸比108小得多,則此反應即被隱蔽。例如,在pH=5時鄰菲羅林能隱蔽Cu2+,αY(H)為106.5,αCu(Z)為1013.91。
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由於K′CuY比108小得多,Cu2+已為鄰菲羅林所隱蔽。
顯色反應的隱蔽 顯色劑HnL(L為顯色劑陰離子)大多數為有機試劑,與金屬M反應生成MLn絡合物。在一定pH和有隱蔽劑HnZ存在時,絡合物的表觀穩定常數為:
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(4)
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(5)
式中[L′]為未參與絡合的顯色劑的總濃度,以它的加入量計。在光度滴定法中,當99.9%的M與顯色劑HnL絡合時,被認為反應完全。按式(5)計算,如果結果小於103,則隱蔽劑隱蔽瞭顯色反應。例如,在pH=5時,UO22+和Cu2+均與1-(2-吡啶基偶氮)-2-萘酚(PAN)發生顯色反應,如果加入0.1ΜEDTA,則Cu2+被隱蔽而隻有UO22+發生顯色反應。已知αPAN(H)=10-7.3,αCu(Y)=1010.7和
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沉淀反應的隱蔽 當離子M與沉淀劑HA的濃度乘積超過其溶度積KSP時,MA才能沉淀。在25°C和離瞭強度μ=0.1時:
KSP=[M][A] (6)
如果沉淀的組成為MjAi,則KSP=[M]j[A]i。在一定pH下,如果有能與M絡合很強的試劑HnZ存在時,所形成的表觀濃度積為:
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(7)
式中αM(Z)和αA(H)為絡合效應系數和酸效應系數,對於組成比為1:1的難溶鹽,如果
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解蔽方法 隱蔽後的金屬離子的濃度是很低的,如果要測定它,必須從絡合物中解蔽出來。解蔽方法有以下幾種:
調整pH 增加酸度,絡合物會離解而釋放出金屬離子,解除隱蔽,如在氨性溶液中形成的[Ag(NH3)2]+,其中Ag+不為Cl-沉淀,如以鹽酸酸化,則生成AgCl。酒石酸和檸檬酸在微酸性或弱酸性溶液中能隱蔽鐵和鋁,當溶液酸性增強時,它們被解蔽。有些絡合物在pH增大後即能分解。如將含有ZrF婇或Fe(CNS)咶的溶液調至堿性時,則Zr(OH)4或Fe(OH)3即沉淀下來。
置換反應 氟離子能隱蔽Zr4+,使它不與二甲酚橙發生顯色反應。如加入足夠的Be2+,使形成更穩定的BeF42-,則Zr4+被解蔽而發生顯色反應。在pH=2時,鈮和鉭與草酸絡合,使鈮酸和鉭酸不析出。如加入Al3+並加熱至90°C,則鉭從草酸絡合物中被Al3+置換而析出鉭酸,可用重量分析測定。Cu2+能與二乙基氨荒乙酸鹽絡合成Cu(DDC)2(DDC為二乙基氨荒乙酸二乙銨),加入Ag後起置換反應,生成Ag(DDC),釋放出Cu2+,可用EDTA滴定。
除去隱蔽劑 氰化鉀在堿性溶液中能隱蔽Cu、Ni、Zn、Cd等離子而形成M(CN)42-型絡離子,但隻有Zn和Cd的氰絡合物能為甲醛分解:
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解蔽的鋅或鎘可用EDTA滴定。向Ag(SCN)43-絡離子的熱溶液中加入堿性過氧化氫,可將SCN-分解而將汞解蔽。鉛、鎘、鋇、鉍的EDTA絡合物不能沉淀成磷酸鹽,如用過氧化氫加熱破壞EDTA,則可生成沉淀。
改變金屬離子的價數 有些隱蔽劑會與一種價態的金屬離子穩定絡合而與另一種價態的絡合能力極弱。改變價態可發生解蔽。例如,在微酸性溶液中,硫代硫酸根與Cu+穩定絡合,不與 PAN發生顯色反應。如將溶液調至微堿性,則絡合物中的Cu+被氧化成Cu2+,它與硫代硫酸根的絡合能力很弱,就可與PAN起反應。在堿性溶液中,Fe2+與聯吡啶穩定絡合,發生顯色反應。如加入氧化劑,則Fe2+被氧化成三價而生成Fe(OH)3沉淀,不再與聯吡啶反應。