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灵敏度和选择性的定量表示方式


一个平凡的化学人 / 2018-08-01

    关于定性鉴定结果的可靠性一一即无漏检,又无过度检出,可以归结为两个主要问题:灵敏度和选择性。在S1-1中,我们已对灵敏度和选择性做过定性的解释,现在提出它们的定量表示方式。在通常情况下,我们用检出限量和限界稀度表示反应的灵敏度,用限界比率表示反应的选择性。

    (一)检出限量和限界稀度

    由实验得知,在一滴(体积约为0.03ml)含有Pb2+的溶液中,以产生黄色沉淀 Pbcro4的形式,能检出不少于0.15ug的Pb离子(再少即检不出),则其检出限量(用符号m表示,也叫做鉴定限量)即为0.15ug。此试液的“稀度”(稀度为浓度的倒数,即在浓度不变的情况下单位重量溶在溶液中所具有的体积用符号G影示)为:

0.15/106:0.03ml=1g:Gml

这就是说,当试液中Pb2离子的量(g)与试液体积(m1)的比为1:200,000时,仍能得到可靠的正结果。试液再稀(即溶液比数大于200,000即不再能得到可靠的正结果。这种最大限度叫做“限界稀度”(也叫最低浓度)通常用1:G表示。G越大,表示反应越灵敏。根据限界稀度的原意,应当是溶质重量(g)对溶剂重量(g)之比,因为通滑是极稀水溶液,所以在计算时,G可以用试液的m数来代替,更为方便。由上式改为计算通式为:

G=v×106/m

知道实验时溶液的体积和限界稀度,就可知道检出限量。从上例可知:

m=v×106/G=0.03×106/200000=0.15μg

    另外,如果知道一个反应的检出限量和限界稀度就可知道实验时所取溶液的体积(在一般点滴分析中,1滴约等于0.01-0.05m1)

v=m×G/106

    在一般分析文献上,通常是同时用检出限量(绝对量)和限界稀度(相对量)两种方式来表明一种鉴定方法的灵敏度,而不用指明试液的体积,如果不知试液的体积,只用一种方式来表示是不够全面的,因为尽管存在量较多,如果溶液太稀,达不到进行反应所要求的浓度,反应也不可能发生,或是看不出反应产物;另一方面,试液虽不太稀,如果液滴太小,也难以观察。

    还有一种用“稀度指数”,(符号为pD)表示灵敏度的方式:

pD=-log1/G=logG

    在上例中,

pD=-log1/200,000=log200,000=5.30

用这种方式代替限界稀度并与检出限量合用,也很简便。

    有人把影响反应灵敏度的物质不存在时的稀度指数叫做“绝对稀度指数”,有这些物质存在时的稀度指数叫做“相对稀度指数分别用符号卫D2和pD来表示,例如Fe2+的c,-联吡啶试法的PD。=62,在100倍量的Coは或Cu存在下,PD2=4.5。也有人用pPDm来表示最低浓度,即每百万分试液中所含待检出物质的分数。

    应当指出,不同离子与不同试剂间的反应灵敏度固然常常不同,而同一反应的灵敏度,也会随实验条件的改变而有所区别。因此,一个反应的灵敏度值只能代表该反应在固定条件下的情况。应一用于一般定性鉴定的反应,检出限量m值应不大于50pg,而限界稀度的G值应不小于1000。达不到这种要求时,应设法改善该反应的条件(见下面)或另行选择更为灵敏的反应。

   (二)灵敏度的测定方法

    为了测定反应的灵敏度,取若干分(例如数十分)同样试液,在相同的条件下进行重复检出试验;然后将试液浓度降低,再同样进行试验,如此逐次降低试液浓度继续进行试验。开始时,各分试液的试验都能得到正结果。当离子浓度接近最低值(反应结果尚能凊楚地看出尉的最低值)时,重复试验有时得到正结果,有时得到负结果,这时即进入反应的“不可靠范围”,随着离子浓度的逐渐降低,负结果对正结果的比率逐渐加大,到正与负结果的次数各半时的离子浓度即为反应的灵敏度值。

   (三)限界比率

    鉴定某种组分时,共存的其他组分,在实验条件下可能会发生干扰或妨害。产生千扰或妨害的情况是多种多样的,除由于产生外观相似的反应产物以外。也可能是“干扰产物”掩盖或扰乱了期待产物的特征,也可能是由于形成络合物或其他难离解物,或发生变价等而妨碍了鉴定反应的进行,后两种情况的干扰程度同两种产物的性质(如沉淀颜色的深浅)以及两种组分的比率都有关系。因此,我们可用待检组分对共存组分的重量比率来衡量反应的选择性。这种比率叫做“限界比率”,表示在这种比率限度内,即使不除去共存组分,鉴定仍能成功。例如,在Feけ存在下,用丁二肟鉴定Ni2+时(产生鲜红色沉淀),加入酒石酸钠以拖蔽Fe+(形成稳定络合物以防止Fe(OH)的棕红色沉淀)。在这种情况下,Ni2+的检出限量为05μg,限界希度为1000年可存在的Fe为5008,即限界比率为Ni2+:Fe3+=1:1000.Fe3+量再大就妨得Ni的检出了。

 


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