Principi e applicazioni del colorimetro

Di Liam Critchley, M.Sc.24 maggio 2017

La colorimetria è il campo della determinazione della concentrazione di un composto colorato in una soluzione. Un colorimetro, noto anche come fotometro a filtro, è una macchina analitica che funge da strumento per quantificare la concentrazione di una soluzione misurando l’assorbanza di una specifica lunghezza d’onda della luce.

I colorimetri sono utilizzati per una vasta gamma di applicazioni in tutto il campo chimico e biologico, tra cui, ma non solo, l’analisi del sangue, dell’acqua, dei nutrienti nel suolo e degli alimenti, la determinazione della concentrazione di una soluzione, la determinazione dei tassi di reazione, la determinazione della crescita delle culture batteriche e il controllo di qualità del laboratorio.

Principi del colorimetro

I colorimetri sono usati per rilevare il colore e determinare la concentrazione delle soluzioni, cioè quando una lunghezza d’onda viene fatta passare attraverso un campione, parte della luce viene assorbita e parte passa attraverso. Sono le lunghezze d’onda della luce che passano ad essere rilevate.

Sapendo quali lunghezze d’onda sono passate, il rilevatore può anche capire quali lunghezze d’onda colorate sono state assorbite. Se la soluzione da testare è incolore, una procedura comune è quella di introdurre un reagente che reagisce con la soluzione per produrre una soluzione colorata. I risultati vengono confrontati con standard conosciuti.

Il colorimetro usa la legge di Beer-Lambert per rilevare l’assorbanza della lunghezza d’onda. La legge di Beer-Lamberts è comunemente scritta come:

A= Ɛcl

dove, A è l’assorbanza, Ɛ (epsilon) è l’assorbibilità molare, c è la concentrazione della soluzione e l è la lunghezza che la luce attraversa (nota anche come percorso libero medio). A parte questo, se c’è un cambiamento continuo della soluzione, cioè si tratta di una reazione, allora si usa generalmente la % di trasmittanza contro il tempo.

Per misurare le concentrazioni, la quantità di luce assorbita dipende dalla quantità di soluto (noto anche come l’analita come è la specie misurata) nella soluzione – una maggiore concentrazione di soluto disciolto significa che più luce sarà assorbita, e viceversa, quindi, la concentrazione può essere indietro dall’assorbimento di specifiche lunghezze d’onda.

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Il colorimetro stesso

Un colorimetro è composto da molte parti. A parte l’utilizzo di una soluzione standard nota, accanto a concentrazioni note e a concentrazioni sconosciute, ci sono molti componenti vitali per un colorimetro.

Poiché i principi sono basati sulla luce, è necessaria una fonte di luce e di solito prende la forma di una lampada a filamento. Altri componenti includono un’apertura regolabile per far passare la luce, filtri colorati per filtrare specifiche lunghezze d’onda della luce, una cuvetta per contenere la soluzione (comunemente fatta di quarzo), un fotorilevatore per misurare la luce trasmessa e un misuratore per quantificare i valori in un output leggibile.

I filtri colorati sono scelti per selezionare la lunghezza d’onda in cui il soluto dissolto assorbirà di più. Per la maggior parte degli esperimenti l’intervallo di lunghezza d’onda comune è tra 400 e 700 nm, ma quando alcuni analiti assorbono nella gamma ultravioletta (meno di 400 nm) allora è generalmente necessaria una modifica del colorimetro. Questo normalmente prende la forma di rimuovere la lampada a filamento e sostituirla con diodi ad emissione di luce di un colore specifico.

L’uscita può essere di natura analogica o digitale e, a seconda del principio utilizzato, darà una lettura dell’assorbanza (uscita logaritmica 0-infinito) o una % di trasmittanza (0-100%). L’uscita ideale per una misura di assorbanza è tra 0 e 2, ma è auspicabile avere una lettura tra 0 e 1, poiché sopra 1 i risultati possono diventare inaffidabili a causa della dispersione della luce. La lettura è di solito sotto forma di uno spettro.

La maggior parte dei calorimetri richiede una calibrazione, che è il solvente da solo e non il contenuto misurabile con il solvente – cioè una soluzione standard o “bianca”. La calibrazione permette di misurare l’assorbanza del solvente, noto anche in molti strumenti come il rumore di fondo. Una volta misurato, i valori di assorbimento del solvente vengono rimossi da qualsiasi lettura futura, consentendo di calcolare l’assorbanza (o % trasmittanza) (e di tracciarla su uno spettro) per l’analita o gli analiti desiderati senza interferenze di rumore.

C’è una grande varietà di colorimetri in circolazione, dove alcuni colorimetri sono macchine di grandi dimensioni e generalmente utilizzati per una vasta gamma di analisi di laboratorio, ma alcuni colorimetri sono ora portatili e possono essere utilizzati per analisi in loco come la determinazione di campioni di acqua e suolo in situ. Nel caso dei colorimetri portatili, una lettura numerica è la procedura comune in contrapposizione ad uno spettro che si trova sulle più grandi macchine da laboratorio.

Scopri di più sulle aziende di riferimento

Fonti:

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

Università del 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: 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

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Scritto da

Liam Critchley

Liam Critchley è uno scrittore e giornalista specializzato in chimica e nanotecnologia, con un MChem in chimica e nanotecnologia e M. Sc.Sc. Research in Chemical Engineering.

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