比色分析法理论依据

物质的颜色与光的关系

光是一种电磁波，自然是由不同波长(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，则溶液就呈现透过溶液后剩余部分光的颜色。例如，我们看到KMnO₄溶液在白光下呈紫色，就是因为白光透过溶液时，绿色光大部分被吸收，而紫色光透过溶液。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。表10-1列出了溶液的颜色与吸收光颜色的关系。

朗伯-比尔定律

朗伯-比尔定律（Beer-Lambert Law），是光吸收的基本定律，适用于所有的电磁辐射和所有的吸光物质，包括气体、固体、液体、分子、原子和离子。朗伯吸收定律的数学表示为I_t=I₀exp[-al]。其中A是吸收率，表示单位厚度的媒质吸收光功率的百分数。如果媒质是均匀透明溶液，则对光的吸收量应与溶液内单位长度光路上的吸收分子数目成正比，这又与溶液的浓度C成正比，所以吸收率A也与浓度C成正比：A=βC，β是溶液对波长久的吸收系数，仅由媒质分子决定，与溶液浓度C无关。比尔-朗伯定律是吸光光度法、比色分析法和光电比色法的定量基础。光被吸收的量正比于光程中产生光吸收的分子数目 。

元素不同价态的离子都有着该元素离子特定的颜色。比如二价铜离子是蓝色的，而一价铜离子却是无色的；三价铬离子是绿色的，而六价铬离子则是棕色的。离子除了各自特定的颜色以外，这种颜色深浅还与离子的浓度有严格的线性关系，只要没有其他干扰因素，离子的这种颜色与在溶液中的浓度的比例关系，可以用来对溶液中的离子浓度进行对比分析。这种通过离子颜色来分析溶液中离子浓度的方法称为比色分析法。

具体的做法是预先将需要确定其含量的镀液配制成标准浓度的标准液。然后用蒸馏水按不同等分地稀释成比如80%、70%、60%、50%等不同浓度的标准液。装进干净的试管中备用。当需要对待测的工作液进行浓度分析时，只要取同样的试管，将被测液装进试管后，拿来与已知浓度的标准溶液试管进行颜色的对比，总可以找到一个与之相同或接近的标准，用来确定被测液的浓度。

比色分析法目视比色法

常用的目视比色法为标准系列法，是借助于与一系列标准溶液进行比较以测定样品溶液浓度的方法。用一套由相同质料制造的、形状大小相同的比色管(容量有10、25、50及100ml等)，将一系列不同量的已知浓度的标准溶液依次加入各比色管中，再分别加入等量的显色剂及其他试剂，并控制其他实验条件相同，最后稀释至同样体积，这样便配成一套颜色逐渐加深的标准色阶。将一定量的被测试液置于另一比色管中，在同样条件下进行显色，并稀释至同样体积。从管口垂直向下注视，若试液与标准系列中某溶液的颜色深度相同，则说明这两只比色管中溶液的浓度相等;若被测试液的颜色深度介于相邻两个标准溶液之间，则试液浓度也就介于这两个标准溶液浓度之间。

标准系列法设备简单，操作简便，适宜于大批样品的分析。其缺点是靠人的眼睛来观察颜色的深度，有主观误差，因而准确度较差，2017年多为光电比色法所代替。

比色分析法光电比色法

光电比色法借助于光电比色计来测量一系列标准溶液的吸光度，绘制工作曲线，然后根据被测试液的吸光度，从工作曲线上求得其浓度或含量。

光电比色法与目视比色法原理上并不完全一样，光电比色法是比较有色溶液对某一波长光的吸收情况，而目视比色法是比较透过光的强度。例如测定溶液中KMnO₄溶液的含量，光电比色法测量的是KMnO₄溶液对黄绿色光的吸收情况;目视比色法是比较KMnO₄溶液红紫色光透过的强度。

比色分析具有简单、快速、灵敏度高等特点，广泛应用于微量组分的测定。通常测定含量在10^-1～10^-4mg/L的痕量组分。比色分析如同其他仪器分析一样，也具有相对误差较大(一般为1%～5%)的缺点。但对于微量组分测定来讲，由于绝对误差很小，测定结果也是令人满意的。在现代仪器分析中，60%左右采用或部分采用了这种分析方法。在水处理中，比色分析被广泛应用于水质分析。

比色分析简便、快速，所用仪器不复杂，若使用新的特效有机显色剂和配合掩蔽剂，常可不经分离而直接测定。因此比色分析已成为工农业生产、医药卫生、环境保护和科学实验等方面测定微量及痕量组分广泛应用的方法。几乎所有的无机离子和许多有机化合物都可直接或间接用光电比色测定。

例如水中氯离子、硝酸根及铁离子的测定，钢中硅、磷、锰的测定，各种化学试剂中痕量金属杂质的测定，以及在镍、钴、 铁、锰氧化物的混合物中常量组分的测定等。 为预防铅中毒，需对一些金属(铜、铁等)制品中混入的微量铅杂质、大气或水中的微量铅进行分析，大多采用比色法。

比色计是通过被测溶液与标准溶液颜色的比较，进行定量分析的仪器，是一种测量材料彩色特征的仪器。比色计主要用途是对所测材料的颜色、色调、色值进行测定及分析。比色计可以分为目视比色计和光电比色计两种。而比较测色仪（罗维朋比色计）就是一种新一代的目视颜色测量仪器，它采用了国际公认的专用色标─罗维朋色标度来测量各种液体、胶体、固体和粉末样品的色度。