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第八章 比色分析法 比色分析：是基于溶液对光的选择性吸收而建立起来的一种分析方法，又称吸光光度法。 有色物质溶液的颜色与其浓度有关。溶液的浓度越大，颜色越深。利用光学方法比较溶液颜色的深度，可以测定溶液的浓度。 吸光光度法属于仪器分析方法，它所测定的是物质对光的吸收程度。 吸光光度法主要具有以下特点： （1）测定的灵敏度高。常用于测量质量分数为 10-3 ％ ~ 1％ 的微量组分，甚至可测定质量分数低至 10-5 ％ ~ 10-4 ％ 的痕量组分。 （2）测定的准确度较高。一般吸光光度法测定的相对误差为2％ ~ 5％，若使用精密仪器，相对误差可降至1％ ~ 2％，完全可以满足微量组分测定的要求。 （3）仪器设备简单，操作简便、快速，选择性好。由于新的显色剂和掩蔽剂不断发现，提高了选择性，一般不需分离干扰物质就能进行测定。 （4）应用广泛。几乎所有的无机离子和具有共轭双键的有机化合物都可以直接或间接地用吸光光度法进行测定。 一、物质的颜色和光的关系 光是一种电磁波。自然光是由不同波长（400～700nm）的电磁波按一定比例组成的混合光，通过棱镜可分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色相连续的可见光谱。如把两种光以适当比例混合而产生白光感觉时，则这两种光的颜色互为补色。 当白光通过溶液时，如果溶液对各种波长的光都不吸收，溶液就没有颜色。如果溶液吸收了其中一部分波长的光，则溶液就显现透过溶液后剩余部分光的颜色。例如，我们看到KMnO4溶液在白光下呈紫红色，就是因为白光透过溶液时，绿色光大部分被吸收，而其他各色都能透过。在透过的光中除紫红色外都能两两互补成白色，所以KMnO4溶液呈现紫红色。 物质的颜色与吸收光颜色的关系  同理，CuSO4溶液能吸收黄色光，所以溶液呈蓝色。由此可见，有色溶液的颜色是被吸收光颜色的补色。吸收越多，则补色的颜色越深。比较溶液颜色的深度，实质上就是比较溶液对它所吸收光的吸收程度。 二、朗伯-比尔（Lambert-Beer）定律 当一束平行单色光（只有一种波长的光）照射有色溶液时，光的一部分被吸收，一部分透过溶液 ： 设入射光的强度为I0，溶液的浓度为c，液层的厚度为b，透射光强度为I，则： 式中，K为吸光系数，当溶液浓度c和液层厚度b的数值均为1时，A=K，即吸光系数在数值上等于c和b均为1时溶液的吸光度。对于同一物质和一定波长的入射光而言，它是一个常数。比色法中常把I/I0 当c以质量体积浓度（g·ml-1）表示时，吸光系数称为质量吸光系数，用a表示。当c以mol·L-1为单位时，吸光系数称为摩尔吸光系数，用ε表示，其单位是L·mol-1·cm-1。吸光系数越大，表示溶液对入射光越容易吸收，当c有微小变化时就可使A有较大的改变，故测定的灵敏度较高。一般ε值在103以上即可进行比色分析。 三、吸收曲线 如果将不同波长的光通过一定浓度的某一溶液，分别测定溶液对各种波长的光的吸光度。以入射光的波长 λ 为横坐标，相应的吸光度 A 为纵坐标作图，可得到一条吸光度随波长变化的曲线，称为吸收曲线或吸收光谱。 吸收曲线中吸光度最大时所对应的波长称为最大吸收波长 。当溶液的浓度不同时，其吸收曲线的形状和 的位置不变，只是同一波长下的吸光度随溶液浓度的变化而发生变化。吸收曲线是吸光光度法选择测定波长的重要依据。例题：  已知：在525nm处KMnO4溶液的ε=2235L· mol-1·cm-1，若用2cm比色皿，为使所测得的透光率介于20%～65%之间，溶液的浓度范围应是多少？ 第二节 比色分析的测定方法和应用 一、目视比色法 目视比色法：用视力比较样品溶液与标准品溶液的颜色深浅以确定物质含量的方法。 依据：被测物质和已知浓度的标准物质在同样条件下显色，当两溶液液层厚度相等且颜色深度相同时（吸收度相同）时，则两者的浓度相等。 A标 ＝A样，C标L标＝C样L样，当L标＝L样时， C标＝C样 目视比色法常用的是标准系列法。 标准系列法：在纳氏比色管中测定的，操作步骤： （1）先配制一个已知浓度的标准溶液，然后取一定量标准溶液，按照由少到多的次序置于规格相同的比色管中，加入显色剂并稀释至一定体积，摇匀，称为一系列颜色由浅至深的标准色阶。 （2）另取一定量的样品溶液，用同样的方法，在同样条件下使其显色并稀释至相同的体积，制成比色液。 （3）将样品液与标准色阶逐一比较，若样品比色液的颜色与某一标准比色液颜色相同，则此两者浓度相同。 （4）若样品比色液颜色介于某两种标准比色液的颜色之间，则可取它们浓度的平均值作为样品比色液的浓度。 再根据稀释的倍数求出样品溶液的浓度：C样＝与样品液等色度的标准管溶液浓度×稀释倍数 标准