一、比色分析的原理
比色分析是基于物質(zhì)對光的選擇性吸收特性建立的定量分析方法，核心是通過比較有色溶液顏色的深淺來確定待測物質(zhì)的濃度，主要分為目視比色法和光電比色法兩類，其原理支撐包括光與物質(zhì)顏色的關(guān)系及朗伯-比爾定律兩大核心內(nèi)容。
（一）光與物質(zhì)顏色的關(guān)系
光是一種電磁波，可見光的波長范圍為400~700nm，包含紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等連續(xù)光譜。當(dāng)兩種顏色的光以適當(dāng)比例混合可形成白光時，這兩種光互為補(bǔ)色。當(dāng)白光通過溶液時，若溶液對所有波長的光均不吸收，則溶液無色；若選擇性吸收某一波長的光，溶液將呈現(xiàn)出透過光（即被吸收光的補(bǔ)色）的顏色。例如，高錳酸鉀溶液因吸收綠色光而呈現(xiàn)紫紅色，硫酸銅溶液因吸收黃色光而呈現(xiàn)藍(lán)色。溶液顏色的深淺與吸收光的程度正相關(guān)，因此比較顏色深淺本質(zhì)上是比較溶液對特定光的吸收程度。
（二）朗伯-比爾定律
朗伯-比爾定律是比色分析的定量基礎(chǔ)，適用于所有電磁輻射和吸光物質(zhì)。其核心表述為：當(dāng)一束平行單色光通過均勻的有色溶液時，溶液的吸光度（A）與溶液的濃度（c）和光程厚度（b）的乘積成正比，數(shù)學(xué)表達(dá)式為 \( A = Kcb \)。其中：
A為吸光度，反映溶液對光的吸收程度，由入射光強(qiáng)度（\( I_0 \)）與透射光強(qiáng)度（I）的比值計算得出（\( A = \lg\frac{I_0}{I} \)）；
K為吸光系數(shù)，是物質(zhì)的特征常數(shù)，僅與物質(zhì)種類、入射光波長和溫度有關(guān)，當(dāng)濃度單位為mol/L、光程厚度單位為cm時，K稱為摩爾吸光系數(shù)（ε）；
c為待測物質(zhì)的濃度，b為光通過溶液的路徑長度。
該定律明確了吸光度與濃度的線性關(guān)系，為通過吸光度測量反推濃度提供了理論依據(jù)。需注意的是，定律僅在稀溶液（通常濃度<0.01mol/L）、單色光條件下成立，高濃度時因吸光質(zhì)點間的相互作用可能導(dǎo)致線性偏離。
（三）兩類比色法的原理差異
目視比色法直接比較待測溶液與標(biāo)準(zhǔn)溶液的透過光強(qiáng)度，通過尋找顏色一致的標(biāo)準(zhǔn)溶液確定濃度；光電比色法則通過儀器測量有色溶液對特定波長光的吸收程度，避免了人眼主觀判斷的誤差，精度更高，但二者均以朗伯-比爾定律為定量核心。