比色及分光光度法
同修 / 2022-07-11
比色及分光光度法
第一節(jié)概 述
在化驗分析中，經(jīng)常遇到微量組分的測定，目前廠礦化驗室中測量微量組分，最普遍使用的是比色和分光光度法。本章著重介紹比色分析法的原理和影響比色分析的因素，并結(jié)合國產(chǎn)比色計和分光光度計介紹其結(jié)構(gòu)原理。本章也簡單介紹紫外分光光度法。由于紅外分光光度法比較復(fù)雜，限于篇幅本章不作介紹，可參看有關(guān)專門著作。
何謂比色分析法？我們知道許多物質(zhì)都是具有顏色的。例如MnO4- 為紫色，F(xiàn)e3+與SCN-形成的[Fe(SCN)3]為紅色。當(dāng)含有這些物質(zhì)的溶液濃度改變時，溶液顏色的深淺度也就隨著改變。溶液越濃顏色愈深，溶液越稀顏色愈淺。因此可以利用比較溶液顏色深淺的方法來確定溶液中有色物質(zhì)的含量，這種方法就稱為比色分析法。
由此可見用比色分析法進(jìn)行測定時，被測物質(zhì)的溶液必須是有顏色的。但在大多數(shù)情況下被測物質(zhì)是無色的，而可使它們在一定條件下與適當(dāng)?shù)脑噭┓磻?yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩镔|(zhì)，然后再比較溶液顏色的深淺來測定物質(zhì)的含量。因此比色分析法一般要經(jīng)過兩個步驟：一、選擇適當(dāng)?shù)娘@色劑，使被測組分轉(zhuǎn)變成有色物質(zhì)，稱為顯色階段；二、選擇最佳條件測定溶液的深淺度，稱為比色階段。
最初人們發(fā)現(xiàn)溶液的顏色是隨著濃度的增加而加深，因此出現(xiàn)了“目視比色法”。以后人們又認(rèn)識到溶液的顏色是由于對光的選擇性吸收而產(chǎn)生的，可以利用濾光片和光電池客觀的測量了溶液的濃度，從而出現(xiàn)了“光電比色法”。隨著測量儀器的改進(jìn)，分光光度計的研制成功，又出現(xiàn)了 “分光光度法”。目前這些方法已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和科研中。
比色分析法和分光光度法的最大特點是靈敏度較高，操作簡便快速。
例如試樣中含Cu量0.001%即100毫克試樣含Cu0.001毫克，用比色法可以測出。若用碘量法進(jìn)行滴定，設(shè)Na2S2O3溶液的濃度為0.05N，消耗體積為V毫升，則：
0.001/63.55=0.05V V=0.0003（毫升）
試想所需標(biāo)準(zhǔn)溶液的量如此之小，是無法用化學(xué)分析法來測定的。但用比色和分光光度法完全可以準(zhǔn)確的測定其含量。
第二節(jié)基本 原理
一、溶液顏色與光吸收的關(guān)系
物質(zhì)呈現(xiàn)的顏色與光有著密切的關(guān)系。不同波長的可見光可使眼睛能引起不同顏色的感覺。日常所見的白光如日光，白熾燈光都是混合光，即它們是由波長400～760nm的電磁波按適當(dāng)強度比例混合而成的。這段波長范圍的光是人們視覺可覺查到的，所以稱為可見光。當(dāng)電磁波的波長短于400nm時稱為紫外光，長于760nm的稱為紅外光，它們都是人們視覺覺查不到的光。
不同波長的可見光引起人們不同的視覺。但是由于人們視覺的分辨能力所限。人們看到的某種顏色光是介于一個波長范圍的光。表13-1列出了各色光的近似波長范圍。
當(dāng)將某兩種顏色的光按適當(dāng)強度比例混合時，可以形成 局理光。這兩種色光就稱為互補色。如圖13-1所示。圖中處于直線
表13-1 各種單色光的波長關(guān)系的兩色光為互補色。如綠色光和紫色光就是互補色。黃色光和藍(lán)色光是互補色，以此類推。溶液所以呈現(xiàn)不同的顏色是由于該溶液對光具有選擇性吸收的原故。
當(dāng)一束白光(混合光)通過某溶液時，如果該溶液對可見光區(qū)各種波長的光都沒有吸收，即入射光全部通過溶液，則該溶液呈無色透明狀。當(dāng)該溶液對可見光區(qū)各種波長的光全部吸收時，則該溶液呈黑色。如某溶液對可見光區(qū)某種波長的光選擇性的吸收，則該溶液即呈現(xiàn)出被吸收波長光的互補色光的顏色。例如當(dāng)一束白光通過KMnO4溶液時，該溶液選擇性的吸收了綠色波長的光，而將其它的色光兩兩互補成白光而通過去，只剩下紫紅色光，未被互補，所以KMnO4溶液呈現(xiàn)紫色。
同理說明K2CrO4溶液對可見光中藍(lán)色光有最大的吸收，故其溶液呈現(xiàn)其互補色——黃色。
以上只是粗略的用溶液對各種顏色光的選擇吸收性來說明溶液的顏色。為了更精確的說明物質(zhì)具有選擇性吸收不同波長范圍光的性能，通常用光吸收曲線來描述。其方法是將不同波長的光依次通過一定濃度的有色溶液，分別測出它們對各種波長光的吸收程度，用吸光度A、光密度D或消光度E表示。然后以波長為橫坐標(biāo)，吸光度A為縱坐標(biāo)，劃出曲線，所得曲線稱為光的吸收曲線，如圖13-2所示。
從圖13-2可以看出，在可見光區(qū)內(nèi)，KMnO4溶液對波長
為525nm左右的綠色光的吸收程度最大，而對紫色和紅色光很
少吸收。
![2,2-雙[4-(4-氨基苯氧基苯)]六氟丙烷](images/202103/thumb_img/3458_thumb_G_1615773264954.jpg)
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