Kolorimetr je jakýkoli nástroj, který chemik používá k určení nebo specifikaci barev. Jeden typ kolorimetru může najít koncentraci látky v roztoku na základě intenzity barvy roztoku. Pokud testujete bezbarvý roztok, přidáte činidlo, které reaguje s látkou a vytvoří barvu. Tento typ kolorimetru má širokou škálu aplikací, včetně laboratorního výzkumu, environmentální analýzy kvality vody, analýza složek půdy, monitorování obsahu hemoglobinu v krvi a analýza chemických látek používaných v různých průmyslových odvětvích nastavení.
Obecné zásady
Když je světlo určité barvy (nebo rozsahu vlnových délek) směrováno chemickým roztokem, je určité množství roztoku absorbováno a část z nich je přenášena. Podle Beerova zákona je koncentrace absorbujícího materiálu úměrná množství známému jako „absorbance“, které je matematicky definováno níže. Pokud tedy můžete určit absorbanci roztoku látky neznámé koncentrace a porovnat ji s absorbance roztoků známých koncentrací najdete koncentraci látky v daném roztoku testováno.
Matematické rovnice
Poměr intenzity procházejícího světla (I) k intenzitě dopadajícího světla (Io) se nazývá propustnost (T). Z matematického hlediska T = I ÷ Io.
Absorbance (A) roztoku (při dané vlnové délce) je definována jako rovná logaritmu (základ 10) 1 ÷ T. To znamená, A = log (1 ÷ T).
Absorbance roztoku je přímo úměrná koncentraci (c) absorpčního materiálu v roztoku. To znamená, A = kc, kde „k“ je konstanta proporcionality.
První výraz, T = I ÷ I0, označuje, kolik světla prochází řešením, kde 1 znamená maximální propustnost světla. Další rovnice, A = log (1 ÷ T), indikuje absorpci světla převrácením převodní hodnoty a poté společným logem výsledku. Takže nulová absorbance (A) znamená, že prochází všechno světlo, 1 znamená 90% světla absorbovaného a 2 znamená 99% absorbovaného světla. Třetí výraz, A = kc, vám řekne koncentraci (c) roztoku vzhledem k číslu absorbance (A). Pro chemiky je to zásadně důležité: kolorimetr může měřit koncentraci neznámého roztoku podle množství světla, které přes něj svítí.
Části kolorimetru
Kolorimetr má tři hlavní části: zdroj světla, kyvetu, která drží roztok vzorku, a fotobuňku, která detekuje světlo procházející roztokem. Pro produkci barevného světla může být přístroj vybaven buď barevnými filtry, nebo specifickými LED diodami. Světlo přenášený roztokem v kyvetě je detekován fotobuňkou a vytváří digitální nebo analogový signál, který může být měřeno. Některé kolorimetry jsou přenosné a užitečné pro testy na místě, zatímco jiné jsou větší stolní přístroje vhodné pro laboratorní testování.
Používání nástroje
U běžného kolorimetru budete muset přístroj kalibrovat (pomocí samotného rozpouštědla) a použít stanovovat hodnoty absorbance několika standardních roztoků obsahujících rozpuštěnou látku při známé hodnotě koncentrace. (Pokud rozpuštěná látka vytváří bezbarvý roztok, přidejte činidlo, které reaguje s rozpuštěnou látkou a vytvoří barvu.) Vyberte světelný filtr nebo LED, které poskytují nejvyšší hodnoty absorbance. Vyneste data do grafu a získáte graf absorbance versus koncentrace. Poté pomocí přístroje vyhledejte absorbanci zkoušeného roztoku a pomocí grafu zjistěte koncentraci rozpuštěné látky v testovaném roztoku. Moderní digitální kolorimetry mohou přímo ukazovat koncentraci rozpuštěné látky, což eliminuje potřebu většiny výše uvedených kroků.
Použití kolorimetrů
Kromě toho, že jsou kolorimetry cenné pro základní výzkum v chemických laboratořích, mají mnoho praktických aplikací. Například se používají k testování kvality vody skríninkem na chemikálie, jako jsou:
- chlór
- fluorid
- kyanid
- rozpuštěného kyslíku
- žehlička
- molybden
- zinek
- hydrazin
Používají se také ke stanovení koncentrací rostlinných živin (jako je fosfor, dusičnany) a amoniak) v půdě nebo hemoglobinu v krvi a identifikovat nestandardní a padělané léky. Kromě toho je používá potravinářský průmysl a výrobci barev a textilií. V těchto disciplínách kolorimetr kontroluje kvalitu a konzistenci barev v barvách a tkaninách, aby zajistil, že každá šarže bude vypadat stejně.