1 基本原理

1.1 光的色彩

光是一種電磁波，其色彩由波長決定?？梢姽獠ㄩL范圍約為380~780 nm，但不同的人所能感受的波長略有差異。其中紅光為 760~622 nm;橙光為 622~597 nm;黃光為597~577 nm; 綠光為 577~492 nm; 青光為 492~450 nm; 藍光為 450~435 nm; 紫光為435~380 nm。波長大于 780 nm的光為紅外光, 波長小于380nm的光為紫外光。

畫家都知道有三原色：紅、黃、藍。但那是顏料的三原色。而光的三原色是紅、綠、藍。用放大鏡仔細觀看電視機的屏幕，可以發(fā)現(xiàn)每一個色點其實都是由紅、綠、藍三個小色點拼合而成的。三個色點的不同發(fā)光強度就綜合成為某種色彩。當為一定的比例關(guān)系時，肉眼從遠處看時就成了白色。平時我們所見到的光色，都是一段波長范圍內(nèi)的色光混合而成的色彩。當波長范圍極其狹窄時，就可以認為那一束光是單色光。

1.2光的吸收和物質(zhì)的吸收光譜

光線通過物體，將發(fā)生吸收、散射、旋光等等物理現(xiàn)象。即使是高度透明的物體，其中沒有造成光散射的微粒、氣泡等，也會有一定程度的吸收。其吸收值與光通過物體的距離 (光程)成正比，也與所通過的物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。

若從白光中去掉某一波長范圍的色光，剩下的色光就是其補色光。例如品紅色光的補色光是綠色光，黃色光的補色光是藍紫色光。當物質(zhì)從白光中吸收了某個波長范圍的光之后，其所反射或透射出來的，就是所剩余的補色光。

不同的物質(zhì)，對光的不同波段有選擇性的吸收。例如，樹葉吸收了紅光后，反射出紅光的補色光一綠光，于是我們看見的樹葉是綠色的。不同波長的光被吸收的值，是波長的函數(shù)，通常為一條山脈狀的曲線。吸收最大處稱為吸收峰。一條吸收曲線上可有一處或數(shù)處吸收峰。光通過物質(zhì)(通常是溶液中)時被選擇性吸收的函數(shù)，即為該物質(zhì)的吸收光譜，是眾多光譜中的一種。

利用物質(zhì)對光的選擇性吸收，即其吸收光譜，可以進行物質(zhì)的定性和定量分析。不過由于現(xiàn)代儀器分析方法的突飛猛進，紫外可見光譜作為定性分析已經(jīng)不重要了，但作為對已知物的定量分析，仍有相當?shù)膬r值。紅外吸收光譜的曲線復(fù)雜得多，因而攜帶的物質(zhì)結(jié)構(gòu)的信息量也大得多，在天然有機化合物特別是中草藥有效成分的鑒別方面廣泛用于與標準品的比對；在對未知的純物質(zhì)的結(jié)構(gòu)鑒定方面，至今也仍有一定的意義。

當白光通過二氧化氯溶液時，其吸收峰在 360nm，處于近紫外波段。據(jù)此我們不難預(yù)料到，二氧化氯溶液的顏色應(yīng)該會是紫色的補色——黃色。事實正是如此。所以，如果不是黃色的溶液，我們憑肉眼就可以斷定那不可能是二氧化氯溶液。所謂無色的或綠色的二氧化氯溶液都不是真正的二氧化氯溶液。

1.3波長的選擇

利用吸收光譜進行物質(zhì)的定量分析，顯然是要選擇某一個狹小的波長范圍的光束。用棱鏡或光柵可以將白光中各波長的色光分解開來，成為一條譜帶。將一個狹縫對準所需要的波長，就可以提取出所需要的單色光。這就是所謂分光。

通常，我們選擇所測物質(zhì)的最大最清晰的吸收峰，即特征峰的波長。在特征峰處，吸光度受物質(zhì)濃度的影響最為敏感，測定最準確。例如對于二氧化氯溶液而言，最好莫過于360 nm波長的單色光了。

但不幸的是，在此波長處次氯酸根也有明顯的吸收，亦即存在干擾。排除干擾可有不同方法，但最簡單的是將所選的波長挪動一下。研究者們發(fā)現(xiàn)，在430nm處，氯酸根、亞氯酸根、次氯酸根和氯氣都已不存在可察覺的干擾。這個波長在二氧化氯吸收函數(shù)曲線上的位置，不在峰頂，而在斜坡上。雖然不是特征峰，吸光度對濃度不是最敏感，但實踐表明仍然足夠敏感可用。若再往更大波長的方向移動，則敏感度將下降，不利于測定；若往波長更短的方向移動，則有干擾。

1.4郎伯比爾定律

利用溶液中物質(zhì)對光的選擇性吸收進行物質(zhì)的定量分析，其理論基礎(chǔ)是吸收值與物質(zhì)的濃度(在一定范圍內(nèi))成正比。當然，我們這樣說的時候，是將其它變量如光程、溫度等予以固定。按照郎伯——比爾定律(亦稱比爾——郎伯定律)：A= lg(1/T)=K×b×c式中，A為吸光度；T為透光度(或曰透射比，即出射光強度I與入射光強度I?之比)，也就是光被吸收后衰減的程度；K為摩爾吸光系數(shù)(與吸收物質(zhì)的性質(zhì)及入射光的波長λ有關(guān))；c為吸光物質(zhì)的濃度，單位為物質(zhì)的量濃度 mol/L；b為吸收層厚度，單位為 cm。

A= lg(1/T)=-log T,數(shù)學(xué)上是一個負對數(shù)的關(guān)系,此處不必深究。重要的是, A=K×b×c,光的吸收度與物質(zhì)的濃度及光程成正比。光程就是比色皿中溶液的厚度，若我們將它固定為1cm，則光的吸收度就只與物質(zhì)的濃度呈正比了。

2.分光光度計

分光光度計根據(jù)其所操作的波段，有可見與可見紫外之分，后者包括了可見光波段和紫外光波段。當使用紫外波段時，比色皿應(yīng)使用石英材料。430nm 尚屬可見光范圍，故二氧化氯溶液的含量測定用可見光的分光光度計即可。

分光光度計的型號很多，波長范圍有的包括紫外，有的可以自動掃描，還有的具有雙波長雙光束功能，可根據(jù)自己的實際需要選用，沒有特別的要求。本文不作品牌和型號的推薦。對于二氧化氯溶液濃度測定的目的，功能最簡單的分光光度計就可以滿足要求。

3 討論

適用于常量二氧化氯水溶液的濃度(含量)測定，適用濃度為10~600 mg/L，超出此濃度范圍的樣品不適用本法測定。該方法徹底擺脫了五步碘量法的束縛。不是說五步碘量法不正確，而是操作不易，不適合基層企業(yè)采用，而且偏差大，重現(xiàn)性差。分光光度法為二氧化氯的快速、準確測定提供了手段，值得在二氧化氯行業(yè)內(nèi)大力推廣。