Principper og anvendelser af kolorimetre

Af Liam Critchley, M.Sc.24. maj 2017

Kolorimetri er området for bestemmelse af koncentrationen af en farvet forbindelse i en opløsning. Et kolorimeter, også kendt som et filterfotometer, er en analysemaskine, der fungerer som værktøj til at kvantificere en opløsnings koncentration ved at måle absorbansen af en bestemt bølgelængde af lys.

Kolorimetre anvendes til en lang række anvendelser på tværs af de kemiske og biologiske områder, herunder, men ikke begrænset til, analyse af blod, vand, næringsstoffer i jord og fødevarer, bestemmelse af koncentrationen af en opløsning, bestemmelse af reaktionshastigheder, bestemmelse af bakteriekulturers vækst og laboratoriekvalitetskontrol.

Principper for kolorimetre

Kolorimetre anvendes til at detektere farve og bestemme opløsningens koncentration, dvs. at når en bølgelængde sendes gennem en prøve, absorberes noget af lyset, og noget passerer igennem. Det er de bølgelængder af lys, der passerer igennem, der detekteres.

Gennem at vide, hvilke bølgelængder der er passeret igennem, kan detektoren også regne ud, hvilke farvede bølgelængder der er blevet absorberet. Hvis den opløsning, der skal testes, er farveløs, er en almindelig fremgangsmåde at indføre et reagens, der reagerer med opløsningen for at frembringe en farvet opløsning. Resultaterne sammenlignes med kendte standarder.

Kolorimeteret anvender Beer-Lambert-loven til at detektere bølgelængdens absorbans. Beer-Lamberts lov skrives almindeligvis som:

A= Ɛcl

Hvor A er absorbansen, Ɛ (epsilon) er den molære absorptivitet, c er opløsningens koncentration og l er den længde, som lyset passerer igennem (også kendt som den gennemsnitlige frie vej). Hvis der er tale om en kontinuerlig ændring af opløsningen, dvs. at der er tale om en reaktion, anvendes normalt % af transmittansen i forhold til tiden.

For at måle koncentrationer er mængden af absorberet lys afhængig af mængden af opløst stof (også kendt som analysanden, da det er den art, der måles) i opløsningen – en højere koncentration af opløst stof betyder, at mere lys vil blive absorberet og omvendt, og derfor kan koncentrationen bakkes ud fra absorptionen af specifikke bølgelængder.

Interesserer du dig for kolorimetre? Få mere at vide her

Det egentlige kolorimeter

Et kolorimeter består af mange dele. Ud over at bruge en kendt standardopløsning sammen med enten kendte koncentrationer og ukendte koncentrationer er der mange vigtige komponenter i et kolorimeter.

Da principperne er baseret på lys, er der behov for en lyskilde, og den har normalt form af en glødelampe. Andre komponenter omfatter en justerbar blænde til at lade lyset passere, farvede filtre til at filtrere specifikke bølgelængder af lys, en kuvette til at indeholde opløsningen (almindeligvis fremstillet af kvarts), en fotodetektor til at måle det transmitterede lys og et måleapparat til at kvantificere værdierne til et læsbart output.

De farvede filtre vælges for at vælge den bølgelængde, hvor den opløste opløste substans vil absorbere mest. For de fleste eksperimenter er det almindelige bølgelængdeområde mellem 400 og 700 nm, men når nogle analytter absorberer i det ultraviolette område (mindre end 400 nm), er det normalt nødvendigt at ændre kolorimeteretret. Dette sker normalt ved at fjerne glødelampen og erstatte den med lysemitterende diode(r) af en bestemt farve.

Udgangen kan være enten analog eller digital og vil, afhængigt af det anvendte princip, give enten en absorbans (0-infinity logaritmisk udgang) eller en %-transmittans (0-100%). Det ideelle output for en absorbansmåling ligger mellem 0 og 2, men det er ønskeligt at have en aflæsning mellem 0 og 1, da resultaterne over 1 kan blive upålidelige på grund af spredningen af lyset. Udlæsningen er normalt i form af et spektrum.

De fleste kalorimetre vil kræve kalibrering, som er opløsningsmidlet alene og ikke det målelige indhold med opløsningsmidlet – dvs. en standard- eller “blind”-opløsning. Kalibreringen gør det muligt at måle absorbansen af opløsningsmidlet, også kendt på mange instrumenter som baggrundsstøjen. Når de er målt, fjernes opløsningsmidlets absorptionsværdier fra alle fremtidige aflæsninger, så absorbansen (eller %transmittans) kan beregnes (og plottes på et spektrum) for den eller de ønskede analysand(er) uden støjforstyrrelser.

Der findes en lang række forskellige kolorimetre, hvor nogle kolorimetre er store maskiner og generelt anvendes til en lang række laboratorieanalyser, men nogle kolorimetre er nu håndholdte og kan anvendes til analyser på stedet, f.eks. til bestemmelse af in-situ vand- og jordprøver. I tilfælde af håndholdte kolorimetre er en numerisk aflæsning den almindelige procedure i modsætning til et spektrum, som findes på de større laboratoriemaskiner.

Lær mere om virksomheder, der henvises til

Kilder:

http://sciencing.com/use-colorimeter-5382170.html

Seton Hall University: http://pirate.shu.edu/~rawncarr/colorimetry/colorimetry.htm

AZoSensors: http://www.azosensors.com/article.aspx?ArticleID=324

University of Michigan: http://www.azosensors.com/article.aspx?ArticleID=324

University of Michigan: http://encyclopedia.che.engin.umich.edu/Pages/ProcessParameters/Colorimeters/Colorimeters.html

http://www.logitworld.com/files/pdf/manuals/m_colorimeter.pdf

Humboldt State University:

Humboldt State University: https://sites.google.com/humboldt.edu/paselkr1/home

Sherwood Scientific: https://sites.google.com/humboldt.edu/paselkr1/home

Sherwood Scientific: http://www.sherwood-scientific.com/chroma/chromaoperation.html

“Absorbansmåling ved hjælp af et kolorimeter” – Mukesh J. Z. og Shinde A. A., International Journal of Advanced Research in Computer Science and Software Engineering, 2013,

HACH- https://www.hach.com/pockets

Image Credit: .com/iroomstock

Disclaimer: De synspunkter, der kommer til udtryk her, er forfatterens egne, der er udtrykt i deres private egenskab, og repræsenterer ikke nødvendigvis synspunkterne hos AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, ejeren og operatøren af dette websted. Denne ansvarsfraskrivelse er en del af vilkårene og betingelserne for brug af dette websted.

Skrevet af

Liam Critchley

Liam Critchley er forfatter og journalist med speciale i kemi og nanoteknologi, med en MChem i kemi og nanoteknologi og en M.Sc. Research in Chemical Engineering.

Citationer