Χρήση ενός Colorimeter

Ένα χρωματόμετρο είναι οποιοδήποτε όργανο που χρησιμοποιεί ένας χημικός για να καθορίσει ή να καθορίσει τα χρώματα. Ένας τύπος χρωματόμετρου μπορεί να βρει τη συγκέντρωση μιας ουσίας σε διάλυμα, με βάση την ένταση του χρώματος του διαλύματος. Εάν δοκιμάζετε ένα άχρωμο διάλυμα, προσθέτετε ένα αντιδραστήριο που αντιδρά με την ουσία, παράγοντας ένα χρώμα. Αυτός ο τύπος χρωματομέτρου έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένης της εργαστηριακής έρευνας, της περιβαλλοντικής ανάλυσης της ποιότητας του νερού, ανάλυση των συστατικών του εδάφους, παρακολούθηση της περιεκτικότητας της αιμοσφαιρίνης στο αίμα και ανάλυση των χημικών ουσιών που χρησιμοποιούνται σε διάφορες βιομηχανικές Ρυθμίσεις.

Όταν το φως ενός συγκεκριμένου χρώματος (ή εύρος μήκους κύματος) κατευθύνεται μέσω ενός χημικού διαλύματος, κάποιο φως απορροφάται από το διάλυμα και ένα μέρος μεταδίδεται. Σύμφωνα με τον νόμο της Beer, η συγκέντρωση του απορροφητικού υλικού είναι ανάλογη με μια ποσότητα γνωστή ως "απορρόφηση", που ορίζεται μαθηματικά παρακάτω. Έτσι, εάν μπορείτε να προσδιορίσετε την απορρόφηση ενός διαλύματος μιας ουσίας άγνωστης συγκέντρωσης και να το συγκρίνετε με το απορρόφηση διαλυμάτων γνωστών συγκεντρώσεων, μπορείτε να βρείτε τη συγκέντρωση της ουσίας στο διάλυμα δοκιμασμένο.

Η αναλογία της έντασης του εκπεμπόμενου φωτός (Ι) προς την ένταση του προσπίπτοντος φωτός (Ιο) ονομάζεται μετάδοση (Τ). Σε μαθηματικούς όρους, T = I ÷ Io.

Η απορρόφηση (Α) του διαλύματος (σε δεδομένο μήκος κύματος) ορίζεται ως ίση με τον λογάριθμο (βάση 10) του 1 ÷ T. Δηλαδή, A = log (1 ÷ T).

Η απορρόφηση του διαλύματος είναι ευθέως ανάλογη με τη συγκέντρωση (γ) του απορροφητικού υλικού στο διάλυμα. Δηλαδή, A = kc, όπου το "k" είναι μια σταθερά αναλογικότητας.

Η πρώτη έκφραση, T = I ÷ I0, υποδεικνύει πόσο φως περνά μέσα από μια λύση, όπου 1 σημαίνει μέγιστη μετάδοση φωτός. Η επόμενη εξίσωση, A = log (1 ÷ T) υποδεικνύει την απορρόφηση του φωτός λαμβάνοντας το αντίστροφο του σχήματος μετάδοσης και, στη συνέχεια, λαμβάνοντας το κοινό αρχείο καταγραφής του αποτελέσματος. Έτσι, η απορρόφηση (Α) μηδέν σημαίνει ότι περνά όλο το φως, 1 σημαίνει 90% του φωτός απορροφάται και 2 σημαίνει 99% απορροφάται. Η τρίτη έκφραση, A = kc, σας λέει τη συγκέντρωση (c) ενός διαλύματος δεδομένου του αριθμού απορρόφησης (A). Για τους χημικούς, αυτό είναι εξαιρετικά σημαντικό: το χρωματόμετρο μπορεί να μετρήσει τη συγκέντρωση ενός άγνωστου διαλύματος με την ποσότητα του φωτός που λάμπει μέσα από αυτό.

Ένα χρωματόμετρο έχει τρία κύρια μέρη: μια πηγή φωτός, μια κυψελίδα που συγκρατεί το διάλυμα δείγματος και ένα φωτοκύτταρο που ανιχνεύει το φως που μεταδίδεται μέσω του διαλύματος. Για την παραγωγή έγχρωμου φωτός, το όργανο μπορεί να είναι εξοπλισμένο είτε με χρωματιστά φίλτρα είτε με συγκεκριμένα LED. Το φως μεταδίδεται από το διάλυμα στην κυψελίδα ανιχνεύεται από ένα φωτοκύτταρο, παράγοντας ένα ψηφιακό ή αναλογικό σήμα που μπορεί να είναι μετρημένος. Μερικά χρωματόμετρα είναι φορητά και χρήσιμα για επιτόπιες δοκιμές, ενώ άλλα είναι μεγαλύτερα, κορυφαία όργανα χρήσιμα για εργαστηριακές δοκιμές.

Με ένα συμβατικό χρωματόμετρο, θα χρειαστεί να βαθμονομήσετε το όργανο (χρησιμοποιώντας μόνο τον διαλύτη) και να το χρησιμοποιήσετε να προσδιορίσει τις τιμές απορρόφησης πολλών τυπικών διαλυμάτων που περιέχουν μια διαλυμένη ουσία συγκεντρώσεις. (Εάν η διαλυμένη ουσία παράγει ένα άχρωμο διάλυμα, προσθέστε ένα αντιδραστήριο που αντιδρά με τη διαλυμένη ουσία και δημιουργεί ένα χρώμα.) Επιλέξτε το φίλτρο φωτός ή το LED που δίνει τις υψηλότερες τιμές απορρόφησης. Σχεδιάστε τα δεδομένα για να αποκτήσετε ένα γράφημα απορρόφησης έναντι συγκέντρωσης. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε το όργανο για να βρείτε την απορρόφηση του διαλύματος δοκιμής και χρησιμοποιήστε το γράφημα για να βρείτε τη συγκέντρωση της διαλυμένης ουσίας στο διάλυμα δοκιμής. Τα σύγχρονα ψηφιακά χρωματόμετρα ενδέχεται να δείχνουν άμεσα τη συγκέντρωση της διαλυμένης ουσίας, εξαλείφοντας την ανάγκη για τα περισσότερα από τα παραπάνω βήματα.

Εκτός του ότι είναι πολύτιμο για τη βασική έρευνα σε εργαστήρια χημείας, τα χρωματομετρητές έχουν πολλές πρακτικές εφαρμογές. Για παράδειγμα, χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της ποιότητας του νερού, ελέγχοντας χημικά όπως:

• χλώριο
  
• φθοριούχος
  
• κυανιούχο
  
• διαλυμένο οξυγόνο
  
• σίδερο
  
• μολυβδαίνιο
  
• ψευδάργυρος
  
• υδραζίνη

Χρησιμοποιούνται επίσης για τον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων των φυτικών θρεπτικών συστατικών (όπως φωσφόρος, νιτρικά και αμμωνία) στο έδαφος ή την αιμοσφαιρίνη στο αίμα και για τον εντοπισμό κακής και παραποίησης φάρμακα. Επιπλέον, χρησιμοποιούνται από τη βιομηχανία τροφίμων και από κατασκευαστές χρωμάτων και υφασμάτων. Σε αυτούς τους κλάδους, ένα χρωματόμετρο ελέγχει την ποιότητα και τη συνέπεια των χρωμάτων στα χρώματα και τα υφάσματα, για να διασφαλίσει ότι κάθε παρτίδα βγαίνει με την ίδια εμφάνιση.