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分析化学发光/亚硫酸盐和过硫酸盐

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B11. 亚硫酸盐和过硫酸盐

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亚硫酸盐是一种众所周知的还原剂。用酸化的高锰酸钾、铈(IV)或过氧化氢氧化水溶液中的二氧化硫,其化学发光很弱;[1] 弱化学发光的利用使大气中二氧化硫的检测灵敏度提高了 50 倍。所提出的机制包括 HSO3 初始氧化为 S2O62―,然后歧化为 SO42― 和激发的 SO2,后者发出可见光。亚硫酸盐与羰基化合物发生加成反应,向亚硫酸盐溶液中加入环己酮以防止大气氧化,观察到在适当浓度下,环己酮能增强氧化化学发光。其他环己基化合物也能敏化光发射。Paulls 和 Townshend 认为增强取决于 β-亚砜的形成,并表明这种现象普遍发生在高环烷基化合物中,最佳环大小为九。

稠环烷烃环也能增强亚硫酸盐的氧化化学发光,这为类固醇的多种测定提供了基础。因此,一系列皮质类固醇药物通过增强铈(IV)氧化亚硫酸盐的化学发光来测定。类固醇激素增强了溴酸盐或铈(IV)氧化亚硫酸盐的化学发光,据报道了一种基于这种效应的测定方法。此外,胆汁酸敏化了亚硫酸盐被多种氧化剂 (Ce4+、MnO4、BrO3 或 Cr2O72―) 氧化时伴随的光发射,这些反应已应用于分析中。

有证据表明,高锰酸钾-亚硫酸盐反应的化学发光与任何其他高锰酸钾氧化反应具有相同的发射体,并且来自高锰酸钾的红色发射在存在荧光团的情况下作为总光输出的主要贡献者而持续存在。[2] 铈(IV)-亚硫酸盐反应对存在荧光团时化学发光光谱没有任何影响。溴酸盐和重铬酸盐氧化产生的光谱尚未进行研究。因此,亚硫酸盐的化学发光反应仍然可能具有上述机制,导致激发态二氧化硫发射。一直有报道称,高锰酸钾-亚硫酸盐反应在比锰(II)磷光(通常的机制)所能令人满意地归属的更低波长处发射,但这至少可以部分地通过使用未校正不同波长处检测器灵敏度变化的光谱数据来解释。

亚硫酸盐由于其还原性而促进化学发光,而过硫酸盐在化学发光反应中充当氧化剂。它们不像正常的硫酸盐那样具有比正常硫酸盐更高的氧化态的硫;相反,它们包含过氧化物单元,其中两个连接的氧原子取代了两个独立的氧原子,每个氧原子分别位于两个连接的硫酸根中;这些氧原子处于-I 氧化态。据报道过硫酸盐在化学发光中,既可以通过电化学还原在镁、银或铂电极上进行,也可以通过在镁表面进行热分解进行。[3] 每种情况下的发光物质都被报道为氧自由基离子,O•―,和激发的过氧化物离子,O22―,分别由羟基自由基,HO,或过氧化氢或氢过氧化物自由基,HO2,的去质子化产生。过硫酸盐也用作鲁米诺化学发光的氧化剂,以及钌化学发光中的辅助氧化剂,在那里它们生成氧化剂 [Ru(bipy)3]3+(参见方程式 B9.1)。

参考文献

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  1. Stauff J 和 Jaeschke W, Atmos. Environ., 1975, 9, 1038.
  2. Adcock JL, Francis PS, Smith TA 和 Barnett NW, Analyst, 2008, 133(1), 49-51.
  3. Reshetnyak OV, Koval'chuk EP, Skurski P, Rak J 和 Blazejowski J, J. Luminescence, 2003, 105(1), 27-34.
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