Kolorimetriás alapelvek és alkalmazások

By Liam Critchley, M.Sc.May 24 2017

A kolorimetria egy oldatban lévő színes vegyület koncentrációjának meghatározása. A koloriméter, más néven szűrőfotométer egy olyan analitikai gép, amely egy adott hullámhosszúságú fény abszorbanciájának mérésével az oldatok koncentrációjának számszerűsítésére szolgáló eszközként működik.

A kolorimétereket a kémiai és biológiai területeken számos alkalmazásban használják, többek között a vér, a víz, a talajban lévő tápanyagok és az élelmiszerek elemzésére, egy oldat koncentrációjának meghatározására, a reakciósebesség meghatározására, a baktériumtenyészetek növekedésének meghatározására és laboratóriumi minőségellenőrzésre.

Koloriméterek alapelvei

A kolorimétereket a szín kimutatására és az oldatok koncentrációjának meghatározására használják, azaz amikor egy hullámhosszúságú fényt vezetnek át a mintán, a fény egy része elnyelődik, egy része pedig áthalad. Az áthaladó fény hullámhosszát detektálják.

Azzal, hogy a detektor tudja, mely hullámhosszok haladtak át, azt is ki tudja számítani, hogy mely színes hullámhosszok nyelődtek el. Ha a vizsgálandó oldat színtelen, gyakori eljárás egy olyan reagens bevezetése, amely az oldattal reakcióba lépve színes oldatot eredményez. Az eredményeket ismert szabványokkal hasonlítják össze.

A koloriméter a Beer-Lambert-törvényt használja a hullámhossz abszorbanciájának kimutatására. A Beer-Lamberts-törvényt általában így írják fel:

A= Ɛcl

Ahol A az abszorbancia, Ɛ (epsilon) a moláris abszorpció, c az oldat koncentrációja és l az a hossz, amelyen a fény áthalad (más néven átlagos szabad út). Ettől eltekintve, ha az oldat folyamatosan változik, azaz reakcióról van szó, akkor általában az átbocsátóképesség % -os értékét használják az idő függvényében.

A koncentrációk méréséhez az elnyelt fény mennyisége az oldatban lévő oldott anyag (más néven analit, mivel ez a mérendő faj) mennyiségétől függ – az oldott anyag nagyobb koncentrációja azt jelenti, hogy több fényt fog elnyelni, és fordítva, ezért a koncentráció bizonyos hullámhosszak elnyeléséből visszavezethető.

Koloriméterek érdeklik? Tudjon meg többet itt

Maga a koloriméter

A koloriméter több részből áll. Amellett, hogy ismert standard oldatot használ, ismert koncentrációk és ismeretlen koncentrációk mellett, a koloriméternek számos létfontosságú összetevője van.

Mivel az elvek a fényen alapulnak, szükség van egy fényforrásra, amely általában egy izzólámpa formájában jelenik meg. Az egyéb összetevők közé tartozik egy állítható nyílás, amely átengedi a fényt, színes szűrők a fény meghatározott hullámhosszúságainak szűrésére, egy küvetta az oldat tárolására (általában kvarcból készül), egy fotodetektor az áteresztett fény mérésére és egy mérőműszer az értékek leolvasható kimenetté történő számszerűsítésére.

A színes szűrőket úgy választják ki, hogy kiválasszák azt a hullámhosszt, amelyen az oldott oldott anyag a leginkább elnyeli a fényt. A legtöbb kísérlet esetében az általános hullámhossz-tartomány 400 és 700 nm között van, de ha egyes analitok az ultraibolya tartományban (400 nm-nél kisebb) abszorbeálnak, akkor általában a koloriméter módosítására van szükség. Ez általában az izzólámpa eltávolításával és egy adott színű fénykibocsátó dióda(k)ra való cseréjével történik.

A kimenet lehet analóg vagy digitális jellegű, és az alkalmazott elvtől függően vagy abszorbancia (0-infinit logaritmikus kimenet) vagy %-transzmittancia (0-100%) kijelzést ad. Az abszorbanciamérés ideális kimenete 0 és 2 között van, de kívánatos a 0 és 1 közötti érték, mivel 1 felett a fény szóródása miatt az eredmények megbízhatatlanná válhatnak. A leolvasás általában spektrum formájában történik.

A legtöbb kaloriméter kalibrálást igényel, ami csak az oldószert jelenti, és nem a mérhető tartalmat az oldószerrel együtt – azaz egy standard vagy “vak” oldatot. A kalibrálás lehetővé teszi az oldószer abszorbanciájának mérését, amely sok műszerben háttérzajként is ismert. A mérést követően az oldószer abszorpciós értékei eltávolításra kerülnek minden jövőbeli leolvasásból, lehetővé téve az abszorbancia (vagy %-transzmittancia) kiszámítását (és spektrumon való ábrázolását) a kívánt analit(ek)re vonatkozóan zajinterferencia nélkül.

A koloriméterek széles választéka létezik, ahol egyes koloriméterek nagy gépek és általában laboratóriumi elemzések széles körére használják, de néhány koloriméter már kézben tartott és helyszíni elemzésekre, például helyszíni víz- és talajminták meghatározására is használható. A kézi koloriméterek esetében a numerikus leolvasás az általános eljárás, szemben a nagyobb laboratóriumi gépeken található spektrummal.

Tudjon meg többet a hivatkozott vállalatokról

Források:

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

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

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

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

Michigani Egyetem: http://encyclopedia.che.engin.umich.edu/Pages/ProcessParameters/Colorimeters/Colorimeters.html

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

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

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

“Abszorbancia mérés koloriméterrel”- Mukesh J. Z. és 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: Az itt kifejtett nézetek a szerző magánjellegűek, és nem feltétlenül képviselik az AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, a weboldal tulajdonosának és üzemeltetőjének nézeteit. Ez a kizáró nyilatkozat a weboldal használati feltételeinek részét képezi.

Az író

Liam Critchley

Liam Critchley író és újságíró, aki a kémia és nanotechnológia szakterületére specializálódott, MChem diplomával rendelkezik kémia és nanotechnológia szakon, valamint M.Sc. Research in Chemical Engineering.

Hivatkozások

.