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溶液颜色与光吸收的关系


实验室k / 2019-03-30

       物质呈现的顔色与光有着密切的关系。不同波长的可见光可使眼睛能引起不同颜色的感觉。日常所见的白光如日光,白炽灯光都是混合光,即它们是由波长400~760nm的电磁波按适当强度比例混合而成的。这段波长范围的光是人们视觉可觉查到的,所以称为可见光。当电磁波的波长短于400nm时称为紫外光,长于760nm的称为红外光,它们都是人们视觉觉查不到的光。

       不同波长的可见光引起人们不同的视觉。但是由于人们视觉的分辦能力所限,人们看到的某种颜色光是介于一个波长范围的光。表13-1列出了各色光的近似波长范围。


       当将某两种颜色的光按适当强度比例混合时,可以形成白光。这两种色光就称为互补色。如图13-1所示。图中处于直线关系的两色光为互补色。如绿色光和紫色光就是互补色。黄色光和蓝色光是互补色,以此类推。溶液所以呈现不同的颜色是由于该溶液对光具有选择性吸收的原故。


       当一束白光(混合光)通过某溶液时,如果该溶液对可见光区各种波长的光都没有吸收,即入射光全部通过溶液,则该溶液呈无色透明状。当该溶液对可见光区各种波长的光全部吸收时,则该溶液呈黑色。如某溶液对可见光区某种波长的光选择性的吸收,则该溶液即呈现出被吸收波长光的互补色光的颜色。例如当一束白光通过KMnO4溶液时,该溶液选择性的吸收了绿色波长的光,而将其它的色光两两互补成白光而通过去,只剩下紫红色光,未被互补,所以KMnO4溶液呈现紫色。同理说明K2CrO4溶液对可见光中蓝色光有最大的吸收,故其溶液呈现其互补色——黄色。

       以上只是粗略的用溶液对各种颜色光的选择吸收性来说明溶液的颜色。为了更精确的说明物质具有选择性吸收不同波长范围光的性能,通常用光吸收曲线来描述。其方法是将不同波长的光依次通过一定浓度的有色溶液,分别测出它们对各种波长光的吸收程度,用吸光度A、光密度D或消光度E表示。然后以波长为横坐标,吸光度A为纵坐标,划出曲线,所得曲线称为光的吸收曲线,如图13-2所示。


       从图13-2可以看出,在可见光区内,KMnO4溶液对波长为525nm左右的绿色光的吸收程度最大,而对紫色和红色光很少吸收。

       对于任何一种有色溶液,都可以测出它的光吸收曲线。光吸收程度最大处的波长称为最大吸收波长,常用λ最大表示,例如KMnO4溶液的λ最大=525nm。浓度不同时,其最大吸收波长不变,但当浓度越大,光的吸收程度越大,吸收峰就越高(如图13-2,c=3的吸收曲线)。人们通过实践总结出溶液对光的吸收规律——光的吸收定律,为比色分析提供了理论根据。


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