Principes et applications du colorimètre

Par Liam Critchley, M.Sc.24 mai 2017

La colorimétrie est le domaine de la détermination de la concentration d’un composé coloré dans une solution. Un colorimètre, également connu sous le nom de photomètre à filtre, est une machine analytique qui agit comme l’outil de quantifier une concentration de solutions en mesurant l’absorbance d’une longueur d’onde spécifique de la lumière.

Les colorimètres sont utilisés pour une large gamme d’applications à travers les domaines chimiques et biologiques, y compris, mais sans s’y limiter, l’analyse du sang, de l’eau, des nutriments dans le sol et des aliments, la détermination de la concentration d’une solution, la détermination des taux de réaction, la détermination de la croissance des cultures bactériennes et le contrôle de la qualité en laboratoire.

Principes du colorimètre

Les colorimètres sont utilisés pour détecter la couleur et déterminer la concentration des solutions, c’est-à-dire que lorsqu’une longueur d’onde traverse un échantillon, une partie de la lumière est absorbée et une autre passe. Ce sont les longueurs d’onde de la lumière qui passent qui sont détectées.

En sachant quelles longueurs d’onde sont passées, le détecteur peut également travailler sur les longueurs d’onde colorées qui ont été absorbées. Si la solution à tester est incolore, une procédure courante consiste à introduire un réactif qui réagit avec la solution pour produire une solution colorée. Les résultats sont comparés à des normes connues.

Le colorimètre utilise la loi de Beer-Lambert pour détecter l’absorbance de la longueur d’onde. La loi de Beer-Lamberts s’écrit couramment comme suit :

A= Ɛcl

Où, A est l’absorbance, Ɛ (epsilon) est l’absorptivité molaire, c est la concentration de la solution et l est la longueur que la lumière traverse (également connue comme le libre parcours moyen). A part cela, s’il y a un changement continuel de la solution, c’est-à-dire qu’il s’agit d’une réaction, alors on utilise généralement le % de transmittance en fonction du temps.

Pour mesurer les concentrations, la quantité de lumière absorbée dépend de la quantité de soluté (également connu sous le nom d’analyte car c’est l’espèce mesurée) dans la solution- une concentration plus élevée de soluté dissous signifie que plus de lumière sera absorbée, et vice versa, par conséquent, la concentration peut être reculée à partir de l’absorption de longueurs d’onde spécifiques.

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Le colorimètre lui-même

Un colorimètre est composé de nombreuses parties. En dehors de l’utilisation d’une solution standard connue, aux côtés soit de concentrations connues, soit de concentrations inconnues, il existe de nombreux composants vitaux pour un colorimètre.

Comme les principes sont basés autour de la lumière, une source de lumière est nécessaire et prend généralement la forme d’une lampe à filament. Les autres composants comprennent une ouverture réglable pour laisser passer la lumière, des filtres colorés pour filtrer des longueurs d’onde spécifiques de la lumière, une cuvette pour contenir la solution (généralement en quartz), un photodétecteur pour mesurer la lumière transmise et un compteur pour quantifier les valeurs en une sortie lisible.

Les filtres colorés sont choisis pour sélectionner la longueur d’onde dans laquelle le soluté dissous absorbera le plus. Pour la plupart des expériences, la gamme de longueurs d’onde courante se situe entre 400 et 700 nm, mais lorsque certains analytes absorbent dans la gamme ultraviolette (moins de 400 nm), une modification du colorimètre est généralement nécessaire. Cela prend normalement la forme d’un retrait de la lampe à filament et de son remplacement par une ou plusieurs diodes électroluminescentes d’une couleur spécifique.

La sortie peut être de nature analogique ou numérique et, selon le principe utilisé, donnera une lecture de l’absorbance (sortie logarithmique 0-infini) ou du %transmittance (0-100%). La sortie idéale pour une mesure d’absorbance se situe entre 0 et 2, mais il est souhaitable d’avoir une lecture entre 0 et 1, car au-delà de 1, les résultats peuvent devenir peu fiables en raison de la diffusion de la lumière. La lecture se fait généralement sous la forme d’un spectre.

La plupart des calorimètres nécessiteront un étalonnage, c’est-à-dire le solvant seul et non le contenu mesurable avec le solvant – c’est-à-dire une solution standard ou  » à blanc « . L’étalonnage permet de mesurer l’absorbance du solvant, également connue à travers de nombreux instruments comme le bruit de fond. Une fois mesurées, les valeurs d’absorption du solvant sont supprimées de toutes les lectures futures, ce qui permet de calculer l’absorbance (ou %transmittance) (et de la tracer sur un spectre) pour le ou les analytes souhaités sans interférence du bruit.

Il existe une grande variété de colorimètres, où certains colorimètres sont de grandes machines et généralement utilisés pour une large gamme d’analyses de laboratoire, mais certains colorimètres sont maintenant portatifs et peuvent être utilisés pour des analyses sur site telles que la détermination d’échantillons d’eau et de sol in situ. Dans le cas des colorimètres portatifs, une lecture numérique est la procédure commune par opposition à un spectre trouvé sur les plus grandes machines de laboratoire.

En savoir plus sur les entreprises référencées

Sources:

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

Université du Michigan : http://encyclopedia.che.engin.umich.edu/Pages/ProcessParameters/Colorimeters/Colorimeters.html

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

Université d’Etat d’Humboldt : https://sites.google.com/humboldt.edu/paselkr1/home

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

« Mesure de l’absorbance par colorimètre »- Mukesh J. Z. et Shinde A.. A., International Journal of Advanced Research in Computer Science and Software Engineering, 2013,

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

Crédit image : .com/iroomstock

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Écrit par

Liam Critchley

Liam Critchley est un écrivain et un journaliste spécialisé dans la chimie et la nanotechnologie, avec un MChem en chimie et nanotechnologie et un M.Sc. Recherche en génie chimique.

Citations

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  Critchley, Liam. (2020, 20 octobre). Principes et applications du colorimètre. AZoM. Récupéré le 25 mars 2021 de https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=13983.

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  Critchley, Liam. « Principes et applications du colorimètre ». AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=13983. (consulté le 25 mars 2021).

• Harvard

  Critchley, Liam. 2020. Principes et applications du colorimètre. AZoM, consulté le 25 mars 2021, https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=13983.

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