Principios y aplicaciones del colorímetro

Por Liam Critchley, M.Sc.24 de mayo de 2017

La colorimetría es el campo de la determinación de la concentración de un compuesto coloreado en una solución. Un colorímetro, también conocido como fotómetro de filtro, es una máquina analítica que actúa como herramienta para cuantificar la concentración de una solución midiendo la absorbancia de una longitud de onda específica de la luz.

Los colorímetros se utilizan para una amplia gama de aplicaciones en los campos químico y biológico, incluyendo, pero no limitado a, el análisis de la sangre, el agua, los nutrientes en el suelo y los alimentos, la determinación de la concentración de una solución, la determinación de las tasas de reacción, la determinación del crecimiento de los cultivos bacterianos y el control de calidad de laboratorio.

Principios del colorímetro

Los colorímetros se utilizan para detectar el color y determinar la concentración de las soluciones, es decir, cuando se hace pasar una longitud de onda a través de una muestra, una parte de la luz es absorbida y otra pasa. Las longitudes de onda que pasan son las que se detectan.

Al saber qué longitudes de onda han pasado, el detector también puede calcular qué longitudes de onda de color fueron absorbidas. Si la solución a analizar es incolora, un procedimiento común es introducir un reactivo que reaccione con la solución para producir una solución coloreada. Los resultados se comparan con estándares conocidos.

El colorímetro utiliza la ley de Beer-Lambert para detectar la absorbencia de la longitud de onda. La ley de Beer-Lamberts se escribe comúnmente como:

A= Ɛcl

Donde, A es la absorbancia, Ɛ (épsilon) es la absortividad molar, c es la concentración de la solución y l es la longitud que atraviesa la luz (también conocida como camino libre medio). Aparte de esto, si hay un cambio continuo de la solución, es decir, se trata de una reacción, se suele utilizar el % de transmitancia frente al tiempo.

Para medir las concentraciones, la cantidad de luz absorbida depende de la cantidad de soluto (también conocido como el analito, ya que es la especie que se está midiendo) en la solución – una mayor concentración de soluto disuelto significa que se absorberá más luz, y viceversa, por lo tanto, la concentración puede ser respaldada a partir de la absorción de longitudes de onda específicas.

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El colorímetro en sí

Un colorímetro se compone de muchas partes. Aparte de utilizar una solución estándar conocida, junto con concentraciones conocidas y concentraciones desconocidas, hay muchos componentes vitales para un colorímetro.

Como los principios se basan en la luz, se requiere una fuente de luz y normalmente toma la forma de una lámpara de filamento. Otros componentes incluyen una apertura ajustable para dejar pasar la luz, filtros de colores para filtrar longitudes de onda específicas de la luz, una cubeta para contener la solución (normalmente hecha de cuarzo), un fotodetector para medir la luz transmitida y un medidor para cuantificar los valores en una salida legible.

Los filtros de colores se eligen para seleccionar la longitud de onda en la que el soluto disuelto absorberá la mayor parte. Para la mayoría de los experimentos, el rango común de longitudes de onda está entre 400 y 700 nm, pero cuando algunos analitos absorben en el rango ultravioleta (menos de 400 nm), generalmente se requiere una modificación del colorímetro. La salida puede ser analógica o digital y, dependiendo del principio utilizado, dará una lectura de absorbancia (salida logarítmica de 0 a infinito) o de % de transmitancia (0 a 100%). La salida ideal para una medición de absorbancia está entre 0 y 2, pero es deseable tener una lectura entre 0 y 1, ya que por encima de 1 los resultados pueden ser poco fiables debido a la dispersión de la luz. La lectura suele ser en forma de espectro.

La mayoría de los calorímetros requieren una calibración, que es el disolvente solo y no el contenido medible con el disolvente, es decir, una solución estándar o «en blanco». La calibración permite medir la absorbencia del disolvente, también conocida en muchos instrumentos como ruido de fondo. Una vez medidos, los valores de absorción del disolvente se eliminan de cualquier lectura futura, lo que permite calcular la absorbancia (o % de transmitancia) (y trazarla en un espectro) para el analito o analitos deseados sin interferencias de ruido.

Hay una gran variedad de colorímetros, algunos de los cuales son grandes máquinas y se utilizan generalmente para una amplia gama de análisis de laboratorio, pero algunos colorímetros son ahora de mano y pueden utilizarse para análisis in situ, como la determinación de muestras de agua y suelo in situ. En el caso de los colorímetros de mano, el procedimiento habitual es una lectura numérica, en contraposición a un espectro que se encuentra en las máquinas de laboratorio más grandes.

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Fuentes:

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

Universidad de Michigan: http://encyclopedia.che.engin.umich.edu/Pages/ProcessParameters/Colorimeters/Colorimeters.html

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

Universidad Estatal de Humboldt: https://sites.google.com/humboldt.edu/paselkr1/home

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

«Absorbance Measurement by Colorimeter»- Mukesh J. Z. and Shinde A. A., International Journal of Advanced Research in Computer Science and Software Engineering, 2013,

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

Crédito de la imagen: .com/iroomstock

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Escrito por

Liam Critchley

Liam Critchley es un escritor y periodista especializado en Química y Nanotecnología, con un MChem en Química y Nanotecnología y M.Sc. de Investigación en Ingeniería Química.

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