物質(zhì)呈現(xiàn)的顔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辦能力所限,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。
當將某兩種顏色的光按適當強度比例混合時,可以形成白光。這兩種色光就稱為互補色。如圖13-1所示。圖中處于直線關(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,吸光度A為縱坐標,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。
對于任何一種有色溶液,都可以測出它的光吸收曲線。光吸收程度最大處的波長稱為最大吸收波長,常用λ最大表示,例如KMnO4溶液的λ最大=525nm。濃度不同時,其最大吸收波長不變,但當濃度越大,光的吸收程度越大,吸收峰就越高(如圖13-2,c=3的吸收曲線)。人們通過實踐總結(jié)出溶液對光的吸收規(guī)律——光的吸收定律,為比色分析提供了理論根據(jù)。