Principii și aplicații ale colorimetrului

De Liam Critchley, M.Sc.24 mai 2017

Colorimetria este domeniul în care se determină concentrația unui compus colorat într-o soluție. Un colorimetru, cunoscut și sub numele de fotometru cu filtru, este un aparat analitic care acționează ca instrument de cuantificare a concentrației unei soluții prin măsurarea absorbției unei anumite lungimi de undă a luminii.

Colorimetrele sunt utilizate pentru o gamă largă de aplicații în domeniul chimic și biologic, inclusiv, dar fără a se limita la, analiza sângelui, a apei, a nutrienților din sol și a produselor alimentare, determinarea concentrației unei soluții, determinarea vitezelor de reacție, determinarea creșterii culturilor bacteriene și controlul calității în laborator.

Principiile colorimetrului

Colorimetrele sunt utilizate pentru a detecta culoarea și pentru a determina concentrația soluțiilor, adică atunci când o lungime de undă trece printr-o probă, o parte din lumină este absorbită și o parte trece prin ea. Lungimile de undă ale luminii care trec sunt cele care sunt detectate.

Prin cunoașterea lungimilor de undă care au trecut, detectorul poate, de asemenea, să-și dea seama ce lungimi de undă colorate au fost absorbite. Dacă soluția care urmează să fie testată este incoloră, o procedură obișnuită este introducerea unui reactiv care reacționează cu soluția pentru a produce o soluție colorată. Rezultatele sunt comparate cu standardele cunoscute.

Colorimetrul utilizează legea Beer-Lambert pentru a detecta absorbția lungimii de undă. Legea Beer-Lamberts este scrisă în mod obișnuit sub forma:

A= Ɛcl

Unde, A este absorbanța, Ɛ (epsilon) este absorptivitatea molară, c este concentrația soluției și l este lungimea prin care trece lumina (cunoscută și sub numele de drum liber mediu). În afară de aceasta, în cazul în care există o schimbare continuă a soluției, adică este vorba de o reacție, atunci se utilizează în general % de transmisie în funcție de timp.

Pentru a măsura concentrațiile, cantitatea de lumină absorbită depinde de cantitatea de solut (cunoscut și sub numele de analit, deoarece este specia care se măsoară) din soluție – o concentrație mai mare de solut dizolvat înseamnă că va fi absorbită mai multă lumină și viceversa, prin urmare, concentrația poate fi susținută de absorbția unor lungimi de undă specifice.

Vă interesează colorimetrele? Aflați mai multe aici

Colorimetrul în sine

Un colorimetru este compus din mai multe părți. În afară de utilizarea unei soluții standard cunoscute, alături fie de concentrații cunoscute, fie de concentrații necunoscute, există multe componente vitale pentru un colorimetru.

Deoarece principiile se bazează în jurul luminii, este necesară o sursă de lumină și, de obicei, ia forma unei lămpi cu filament. Alte componente includ o deschidere reglabilă pentru a lăsa lumina să treacă, filtre colorate pentru a filtra anumite lungimi de undă ale luminii, o cuvă pentru a ține soluția (de obicei din cuarț), un fotodetector pentru a măsura lumina transmisă și un contor pentru a cuantifica valorile într-o ieșire lizibilă.

Filtrele colorate sunt alese pentru a selecta lungimea de undă în care solutul dizolvat va absorbi cel mai mult. Pentru majoritatea experimentelor, gama obișnuită de lungimi de undă este cuprinsă între 400 și 700 nm, dar atunci când unii analiți absorb în domeniul ultraviolet (mai puțin de 400 nm), este necesară, în general, modificarea colorimetrului. Aceasta ia, în mod normal, forma eliminării lămpii cu filament și înlocuirii acesteia cu diode emițătoare de lumină de o culoare specifică.

Lovitura poate fi de natură analogică sau digitală și, în funcție de principiul utilizat, va da fie o citire a absorbanței (ieșire logaritmică 0-infinit), fie o citire a %transmitanței (0-100%). Ieșirea ideală pentru o măsurare a absorbanței este cuprinsă între 0 și 2, dar este de dorit să se obțină o citire între 0 și 1, deoarece peste 1 rezultatele pot deveni nesigure din cauza împrăștierii luminii. Citirea este, de obicei, sub forma unui spectru.

Majoritatea calorimetrelor vor necesita calibrare, ceea ce înseamnă solventul singur și nu conținutul măsurabil cu solventul – adică o soluție etalon sau „martor”. Calibrarea permite măsurarea absorbanței solventului, cunoscută, de asemenea, în multe instrumente ca zgomot de fond. Odată măsurate, valorile de absorbție a solventului sunt eliminate din orice citire viitoare, permițând calcularea (și reprezentarea pe un spectru) absorbanței (sau %transmitanță) pentru analitul (analiții) dorit(i) fără interferența zgomotului.

Există o mare varietate de colorimetre, unde unele colorimetre sunt aparate mari și sunt utilizate în general pentru o gamă largă de analize de laborator, dar unele colorimetre sunt acum portabile și pot fi utilizate pentru analize la fața locului, cum ar fi determinarea probelor de apă și sol in situ. În cazul colorimetrelor de mână, o citire numerică este procedura obișnuită, spre deosebire de un spectru regăsit la aparatele mai mari de laborator.

Aflați mai multe despre companiile la care se face referire

Surse:

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

Universitatea din 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. și Shinde A. A., International Journal of Advanced Research in Computer Science and Software Engineering, 2013,

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

Creditul imaginii: .com/iroomstock

Disclaimer: Opiniile exprimate aici sunt cele ale autorului exprimate în calitatea lor privată și nu reprezintă neapărat opiniile AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, proprietarul și operatorul acestui site web. Această clauză de renunțare face parte din Termenii și condițiile de utilizare a acestui site.

Scris de

Liam Critchley

Liam Critchley este un scriitor și jurnalist specializat în chimie și nanotehnologie, cu un MChem în chimie și nanotehnologie și un M.Sc. Research in Chemical Engineering.

Citate

.