比色分析方法

出处：按学科分类—农业科学农业出版社《土壤农化分析手册》第45页（3523字）

比色分析方法可分为目视比色法和光电比色法。

(一)目视比色法目视比色法是用肉眼来观测溶液对光的吸收程度，即观测颜色的深浅，而不是测定其吸光度。一般是以被测定溶液与已知浓度溶液比较，来确定待测物的含量。目视法又可分以下二种：

1．色阶法或标准系列法最早用的标准系列法，是利用纳氏比色管。纳氏比色管是一套特制的、大小形状完全相同的玻璃管，体积50或100ml，并有刻度指示其容量。比色时下面垫上白色瓷板以便观察颜色。

测定时先配制系列各已知浓度的标准溶液。取一定量置于比色管中；未知的待测溶液亦在同条件下完全相同地显色，注入另一比色管中至同一高度，然后由管口向下注视，若待测溶液管与标准系列溶液某管的颜色相同，则说明该二管中的溶液浓度相等，即可得知待测液中该物质的含量。

目视标准系列比色法的优点是：比色管很长，很浅的溶液也易于观察；使用的仪器简单经济；比色溶液即使不严格符合比尔定律，也影响不大。但系列标准溶液常常不稳定，不能久放，所以又有配制模拟的永久性系列色阶。无论是永久性液体或固体标准色阶，都只适用于准确度要求较低的工作中。

2．滴定比色法滴定比色法是将未知的待测溶液与一个标准溶液相比较。测定时取两个大小相同、色泽一致的玻璃管，在管1加入一定量待测溶液，加入显色剂显色，稀释到适当的体积。在管2中放入显色剂，稀释到稍小于管1中溶液的体积，然后从微量滴定管中缓缓将标准溶液滴入管2中，不断摇动，并自上而下地观察比色，直滴至管2中溶液颜色与管1相同为止。调节两管中溶液体积一致后，再观察滴定使二溶液颜色完全一致，由管2中滴定标准溶液用量即待测物质量。

采用滴定比色法时，发色反应需要较快，生成的有色溶液颜色与各种试剂混合顺序无关。此法可用于微量Mo、Cu、Zn的测定。

(二)光电比色法光电比色法是用光电管或光电池代替视觉器官观测溶液对光的吸收，它可以免除一些主观误差。

用光电比色计测量光的强度，是以光电效应为基础。当光线通过吸收池的溶液后，使透射光照在光电池上，所产生光电流的大小与透射光的强度，在一定条件下成正比，因此通过测量光电流的强度，可以求得溶液的透光率和吸光率。

光电比色计的类型很多，一般都由光源、滤光片、吸收池、光电池或光电管及电流计等五种部件组成：

1．光源和聚光镜光电比色计中，常利用的光波位于4000－8000埃()可见光区，因此光源一般应用白炽电灯。最常用的是6－12V的钨丝灯泡。电源必须稳定，为此，需用磁饱和式稳压器均整电路电压的波动。

光电比色计都须设聚光镜，使从光源来的光线都成为平行光线，然后透过光电池。为调整光电池受光面积的大小，常使用光阑或光楔。

表2-1 光源比较

2．滤光片朗白特—比尔定律只适用于单色光的情况，最简单获得近似单色光的方法，是使用滤光片。白光通过滤光片，各种波长的光被吸收，只选择一近似单色光带可以通过。因之将滤光片置于光源与吸收池之间，使通过溶液的光为单色光。滤色片所选择的单色光带愈狭窄，滤光片的质量愈好。

测定时选择合适的滤光片的原则是：滤光片的最大透射光应是被测定溶液的最大吸收光的波段，所以滤光片的颜色就是被测溶液的互补色。

表2-2 滤光片的选择

3．吸收池或比色杯比色杯或吸收池采用优质无色玻璃制成，形状有长方形、正方形、圆形等。在比色法中溶液的厚度是固定的，因此在测定中标准溶液和待测液所用比色杯大小，厚度必须相同。比色杯的厚度可有多种，如0．5、1．0、2．0、5．0cm等。其厚度在出厂时已经严格测定和校准。检验办法，可用同一浓度的有色溶液，分别测定其吸收值，如果相同，可说明比色杯的厚度、质量一致；不同的最好弃去不用，或用空白调整。

4．光电池及光电管光电池不需外加电压，在光线照射下直接产生光电流，最常用的是硒光电池。

将半导体硒涂一层在铁或铜的金属底板上，作为导电之用。在半导体硒的表面上，涂上一薄层透明的金属膜(金或铂等金属)，膜有一金属环M。金属环收集电子作为光电池的负极，半导体和金属底板为光电池的正极。在半导体硒和金属膜的接触而处，构成有单向导电性的薄层，即所谓“单流层”或称“阻挡层”。当光线照射到半导体硒的表面上时，半导体放出电子。由于“阻挡层”的存在，电子只能由半导体流向金属膜，而不能由金属膜流向半导体。因此，光电所产生的电子都聚集在金属环M上，在金属环M与金属底杯之间就形成了电位差。如用导线将二者连接就有电流通过。这一光电池称为光伏电池或“阻挡层”光电池。在适当条件下，光电流的大小与照射到光电池上的光强度成正比。

光电池受强光照射或连续使用的时间太长，会产生“疲劳”现象(即在光的照射下光电流逐渐减弱)。遇到“疲劳”现象，应将光电池置于干燥器内放在黑暗处一段时间，使其恢复原有的灵敏度。使用比色计时，不能在无滤光片的情况下开亮灯泡，以免强光照射光电池。在测定过程中光门应随测随开。另外要注意勿使光电池受潮。

硒光电池对于各种不同波长光的灵敏度是不同的，对于5000－6000波长特别灵敏，而对于紫外和红外则不能应用。

光电管或叫光电发射管。其阴极为一片金属，金属片上涂一层化学物质(例如氧化铯)，此种物质经光照射后可放出电子。当光电管的阳极与直流电源的正极、阴极与直流电源的负极相连时，这些电子由阴极流到阳极，即有电流在线路上通过。但光电管内阻很大，所生电流较光电池要小，需用一套放大装置(如电子管放大器)将其电流放大后才能从电流计上读出。因此可用来测量很微弱的光强。