Използване на колориметър

Колориметърът е всеки инструмент, който химик използва, за да определи или уточни цветовете. Един тип колориметър може да намери концентрацията на вещество в разтвор въз основа на интензивността на цвета на разтвора. Ако тествате безцветен разтвор, добавяте реагент, който реагира с веществото, образувайки цвят. Този тип колориметър има широк спектър от приложения, включително лабораторни изследвания, анализ на околната среда за качеството на водата, анализ на почвените компоненти, мониторинг на съдържанието на хемоглобин в кръвта и анализ на химикали, използвани в различни промишлени настройки.

Когато светлина от определен цвят (или диапазон на дължината на вълната) се насочва през химичен разтвор, част от светлината се абсорбира от разтвора и част от него се предава. Съгласно Закона на Бира, концентрацията на абсорбиращия материал е пропорционална на количество, известно като "абсорбция", дефинирано математически по-долу. По този начин, ако можете да определите абсорбцията на разтвор на вещество с неизвестна концентрация и да го сравните с абсорбция на разтвори с известни концентрации, можете да намерите концентрацията на веществото в разтвора тествани.

Съотношението на интензивността на пропусканата светлина (I) към интензивността на падащата светлина (Io) се нарича пропускливост (T). В математически план T = I ÷ Io.

Абсорбцията (A) на разтвора (при дадена дължина на вълната) се определя като равна на логаритъма (основа 10) от 1 ÷ T. Тоест, A = log (1 ÷ T).

Абсорбцията на разтвора е право пропорционална на концентрацията (с) на абсорбиращия материал в разтвора. Тоест, A = kc, където "k" е константа на пропорционалност.

Първият израз, T = I ÷ I0, показва колко светлина преминава през разтвор, където 1 означава максимално пропускане на светлина. Следващото уравнение, A = log (1 ÷ T), показва поглъщането на светлина, като взема обратната стойност на пропускателната фигура, след което взема общия дневник на резултата. Така че абсорбция (А) от нула означава, че цялата светлина преминава, 1 означава, че 90% от светлината е погълната, а 2 означава, че 99% е погълната. Третият израз, A = kc, ви казва концентрацията (c) на разтвор, като се има предвид абсорбционното число (A). За химиците това е от решаващо значение: колориметърът може да измерва концентрацията на неизвестен разтвор по количеството светлина, която прониква през него.

Колориметърът има три основни части: източник на светлина, кювета, която държи разтвора на пробата и фотоклетка, която открива светлината, пропусната през разтвора. За да създаде цветна светлина, инструментът може да бъде оборудван или с цветни филтри, или със специфични светодиоди. Светлината предаван от разтвора в кюветата се открива от фотоклетка, произвеждайки цифров или аналогов сигнал, който може да бъде измерена. Някои колориметри са преносими и полезни за тестове на място, докато други са по-големи, настолни инструменти, полезни за лабораторни тестове.

С конвенционален колориметър ще трябва да калибрирате инструмента (използвайки само разтворителя) и да използвате тя да определи стойностите на абсорбция на няколко стандартни разтвори, съдържащи разтворено вещество при известни концентрации. (Ако разтвореното вещество произвежда безцветен разтвор, добавете реагент, който реагира с разтвореното вещество и генерира цвят.) Изберете светлинния филтър или светодиода, който дава най-високите стойности на абсорбция. Начертайте данните, за да получите графика на абсорбция спрямо концентрация. След това използвайте инструмента, за да намерите абсорбцията на тествания разтвор, и използвайте графиката, за да намерите концентрацията на разтвореното вещество в тествания разтвор. Съвременните цифрови колориметри могат директно да показват концентрацията на разтвореното вещество, премахвайки необходимостта от повечето от горните стъпки.

Освен че са ценни за основните изследвания в химическите лаборатории, колориметрите имат много практически приложения. Например, те се използват за тестване на качеството на водата, чрез скрининг за химикали като:

• хлор
  
• флуорид
  
• цианид
  
• разтворен кислород
  
• желязо
  
• молибден
  
• цинк
  
• хидразин

Те се използват и за определяне на концентрациите на растителни хранителни вещества (като фосфор, нитрати и амоняк) в почвата или хемоглобин в кръвта и за идентифициране на некачествени и фалшиви наркотици. Освен това те се използват от хранителната промишленост и от производителите на бои и текстил. В тези дисциплини колориметърът проверява качеството и консистенцията на цветовете в боите и тъканите, за да гарантира, че всяка партида излиза еднакво.