基本介紹
顯色反應在無機分析中，很少利用金屬水合離子本身的顏色進行光度分析，因為它們的吸光係數值都很小。一般都是選適當的試劑，將待測離子轉化為有色化合物，再進行測定。這種將試樣中被測組分轉變成有色化合物的化學反應，叫顯色反應。顯色反應有氧化
還原反應和配位反應。而配位反應最主要，對於顯色反應，一般應滿足下列標準。
一般標準
⑴選擇性好。一種顯色劑最好只與被測組分起顯色反應。干擾少，或干擾容易消除。
⑵靈敏度高。分光光度法一般用於微量組分的測定，故一般選擇生成有色化合物的、吸光度高的顯色反應。但靈敏度高后，反應不一定選擇性好。故應全面加以考慮。對於高含量組分的測定，不一定選用最靈敏的顯色反應。（應考慮選擇性）
顯色反應⑶有色化合物的組成要恆定。化學性質穩定，對於形成不同
配位比的配位反應，必須注意控制試驗條件，使生成一定組成的配合物，以免引起誤差。
⑷有色化合物與顯色劑之間的顏色差別要大。這樣顯色時的顏色變化鮮明，而且在這種情況下，試劑空白一般較小。一般要求有色化合物的最大吸收波長與顯色劑最大吸收波長之差在60nm以上。
R為顯色劑，MR為有色化合物。
⑸顯色反應的條件要易於控制。如果要求過於嚴格，難以控制，測定結果的再現性差。
相關反應
多元配合物
多元配合物是由三種或三種以上的組分形成的配合物。目前套用較多的是由一種金屬離子與兩種配位體所組成的配合物。一般稱為“三元配合物”。
三元配合物在分析化學中，尤其在吸光光度分析中套用較普遍。
金屬離子
金屬離子與顯色劑反應時，加入某些長碳氣鏈的季胺鹽，動物膠活聚乙烯醇等表面活性劑，可以形成膠束狀的化合物，顏色向長波移動（紅移），靈敏度會顯著提高。
例如稀土元素與二甲酚橙在pH=5.5~6形成紅色螯合物，顯色的靈敏度不夠。如有溴化十六烷基吡啶（CPB）加反應，即生成二甲酚橙：CPB=1：2：2的三元配合物，在pH=8~9時呈藍紫色，靈敏度提高數倍，適用於痕量稀土元素總量的測定。
條件控制
顯色反應能否滿足光度法的要求，除了主要與顯色劑的性質有關係外，控制好顯色反應的條件也是十分重要的。顯色條件包括顯色劑用量、酸度、顯色溫度、顯色時間及干擾的消除。
試劑用量
M（被測組分）+R（顯色劑）= MR（有色化合物）
為了使顯色反應儘可能進行完全，加入適當過量的顯色劑是必要的。但也不能過量太多，否則會引起副反應，對測定反而不利。在實際工作中，顯色劑的適宜用量是通過實驗求得的。固定被測組分的濃度和其它條件，分別加入不同量的顯色劑，測量吸光度，做吸光度 – 顯色劑用量曲線。
溶液酸度
溶液酸度對顯色反應的影響可從金屬離子、顯色劑及有色配合物三方面考慮。
大部分高價金屬離子都易水解，顯然，金屬離子的水解，對於顯色反應的進行是不利的，故溶液的酸度不能太低。
顯色劑多是有機弱酸，溶液的酸度影響著顯色劑的離解，並影響顯色反應的完全程度。此外，許多顯色劑本身就是酸鹼指示劑，溶液的酸度對顯色劑本身的顏色會產生改變。
溶液的酸度對有色配合物的組成及穩定性也有影響。因此，某一顯色反應最適宜的酸度可通過實驗來確定。固定待測組分及顯色劑濃度，改變溶液pH，測定其吸光度，做吸光度-pH關係曲線，曲線平坦部分對應的pH為適宜的酸度範圍。
顯色時間
有些顯色反應較慢，需放置使其顯色完全。有些顯色配合物不夠穩定，放置後會產生部分分解，導致吸光度降低，因此適宜的顯色時間必須通過實驗來確定。從加入顯色劑計算時間，每隔幾分鐘測定一次吸光度，繪製A-t曲線，來確定適宜的時間。
干擾消除
主要有三種：利用掩蔽反應、分離干擾離子。
試劑分類
無機顯色劑
許多無機試劑能與金屬離子起顯色反應，如與氨水反應生成深藍色的配離子，但多數無機顯色劑的靈敏度和選擇性都不高。其中性能較好。當有實用價值的無機顯色劑列於表7-1：
下表為常用的無機顯色劑
| 顯色劑 | 反應類型 | 滴定元素 | 酸度 | 有色化合物組成 | 顏色 | 測定波長/nm |
| 硫氰酸鹽 | 配位 | Fe（Ⅲ） | 0.1~0.8 mol/L硝酸 | Fe( SCN )52- | 紅 | 480 |
| 硫氰酸鹽 | 配位 | Mo（Ⅵ） | 1.5~2mol/L硫酸 | MoO(SCN)5- | 橙 | 460 |
| 硫氰酸鹽 | ；配位 | W（Ⅴ） | 同上 | WO(SCN)4- | 黃 | 405 |
| 硫氰酸鹽 | 配位 | Nb（Ⅴ） | 3~4mol/L鹽酸 | nbo (SCN)4- | 黃 | 420 |
| 鉬酸銨 | 雜多酸 | Si | 0.15~0.3mol/L硫酸 | H4SiO4. | 藍 | 670~820 |
| 鉬酸銨 | 雜多酸 | P | 0.5mol/L硫酸 | | 藍 | 670~830 |
| 鉬酸銨 | 雜多酸 | V（Ⅴ） | 1mol/L硝酸 | P2O5.V2O5.22MoO3.nH3O | 黃 | 420 |
| 鉬酸銨 | 雜多酸 | W | 4~6mol/L鹽酸 | H3PO4.10WO3.W2O5 | 藍 | 660 |
| 氨水 | 配位 | Cu（Ⅱ） | 濃氨水 | 四氨合銅離子 | 藍 | 620 |
| 氨水 | 配位 | Co（Ⅲ） | 濃氨水 | Co(NH3）53+ | 紅 | 500 |
| 氨水 | 配位 | Ni | 濃氨水 | Ni(NH3）62+ | 紫 | 580 |
| 過氧化氫 | 配位 | Ti（Ⅳ） | 1~2mol/L硫酸 | Tio (H2O2）2+ | 黃 | 420 |
| 過氧化氫 | 配位 | V（Ⅴ） | 0.5~3mol/L硫酸 | VO(H2O2）3+ | 紅橙 | 400~450 |
| 過氧化氫 | 配位 | Nb | 18mol/L硫酸 | Nb2O3(SO4）2.(H2O2）2 | 黃 | 365 |
有機顯色劑
大多數有機顯色劑常與金屬生成穩定螯合物，有機顯色劑中一般都含有生色團和助色團。有機化合物中的不飽和鍵基團能吸收波長大於200nm的光。這種基團稱為廣義的生色團。例如偶氮基（- N=N-），醌基等。某些會有環對電子的基團，它們與生色團上的不飽和鍵相互作用，可以影響有機化合物對光的吸收，使顏色加深。這些基團稱為助色團。例如：胺基（-NH2），羥基（-OH）等，以及鹵代基（X-）等，它們能與生色團上的不飽和鍵相互作用，引起永久性的電荷移動，從而減小了分子的激化能，促使試劑對光的最大吸收向長波方向移動。所以這些基團稱為助色團。有機顯色劑是一般分析工作中常用的顯色劑，它能與金屬離子生成螯合物。具有以下優點：
⑴顏色鮮明。一般ε>104，靈敏度高。
⑵穩定，離解常數小。
⑶選擇性高，專屬性強。
⑷可被有機溶劑萃取，廣泛套用於萃取光度法。
有機顯色劑種類很多，簡單介紹幾種：
⑴ 鄰二氮菲
屬於NN型螯合顯色劑，是目前測定微量的較好顯色劑。顯色靈敏度高，ε=1.1*104，λmax=508nm可直接測定Fe2+。反應是特效的，適用還原劑（如鹽酸羥氨）將Fe3+還原為Fe2+，然後控制pH=5~6條件下，Fe2+與試劑作用，生成穩定的紅色配合物。
⑵雙硫腙
屬於含硫顯色劑，能用於測定Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+、Hg2+等多種重金屬離子。採用一致的酸度及加入掩蔽劑的辦法，可以消除重金屬離子之間的干擾。提高反應的選擇性。反應靈敏度很高。如Pb2+的雙硫腙的配合物：
λmax=520nm q=6.6*104
⑶偶氮胂（鈾試劑）
屬偶氮類螯合顯色劑可在強酸型溶液中與Th（Ⅳ）、Zr（Ⅳ）、U（Ⅳ）等生成穩定的有色配合物。也可以在弱酸性溶液中與稀土金屬離子生成穩定的有色配合物。可用於測定稀土的總量。
