Un colorímetro es cualquier instrumento que utiliza un químico para determinar o especificar colores. Un tipo de colorímetro puede encontrar la concentración de una sustancia en solución, según la intensidad del color de la solución. Si está probando una solución incolora, agrega un reactivo que reacciona con la sustancia, produciendo un color. Este tipo de colorímetro tiene una amplia gama de aplicaciones, que incluyen investigación de laboratorio, análisis ambiental de la calidad del agua, análisis de los componentes del suelo, control del contenido de hemoglobina en sangre y análisis de productos químicos utilizados en diversas industrias ajustes.
Principios generales
Cuando la luz de un color particular (o rango de longitud de onda) se dirige a través de una solución química, la solución absorbe parte de la luz y parte de ella se transmite. Según la ley de Beer, la concentración del material absorbente es proporcional a una cantidad conocida como "absorbancia", definida matemáticamente a continuación. Por lo tanto, si puede determinar la absorbancia de una solución de una sustancia de concentración desconocida y compararla con la absorbancia de soluciones de concentraciones conocidas, puede encontrar la concentración de la sustancia en la solución que se probado.
Ecuaciones matematicas
La relación entre la intensidad de la luz transmitida (I) y la intensidad de la luz incidente (Io) se denomina transmitancia (T). En términos matemáticos, T = I ÷ Io.
La absorbancia (A) de la solución (a una longitud de onda dada) se define como igual al logaritmo (base 10) de 1 ÷ T. Es decir, A = log (1 ÷ T).
La absorbancia de la solución es directamente proporcional a la concentración (c) del material absorbente en solución. Es decir, A = kc, donde "k" es una constante de proporcionalidad.
La primera expresión, T = I ÷ I0, indica cuánta luz pasa a través de una solución, donde 1 significa máxima transmisión de luz. La siguiente ecuación, A = log (1 ÷ T) indica la absorción de luz tomando la inversa de la cifra de transmisión, luego tomando el logaritmo común del resultado. Entonces, una absorbancia (A) de cero significa que toda la luz pasa, 1 significa que se absorbe el 90% de la luz y 2 significa que se absorbe el 99%. La tercera expresión, A = kc, le dice la concentración (c) de una solución dado el número de absorbancia (A). Para los químicos, esto es de vital importancia: el colorímetro puede medir la concentración de una solución desconocida por la cantidad de luz que la atraviesa.
Partes de un colorímetro
Un colorímetro tiene tres partes principales: una fuente de luz, una cubeta que contiene la solución de muestra y una fotocélula que detecta la luz transmitida a través de la solución. Para producir luz de color, el instrumento puede estar equipado con filtros de color o LED específicos. La luz transmitida por la solución en la cubeta es detectada por una fotocélula, produciendo una señal digital o analógica que puede ser Medido. Algunos colorímetros son portátiles y útiles para pruebas in situ, mientras que otros son instrumentos de mesa más grandes y útiles para pruebas de laboratorio.
Usando el instrumento
Con un colorímetro convencional, necesitará calibrar el instrumento (usando solo el solvente) y usar para determinar los valores de absorbancia de varias soluciones estándar que contienen un soluto en concentraciones. (Si el soluto produce una solución incolora, agregue un reactivo que reaccione con el soluto y genere un color). Elija el filtro de luz o LED que dé los valores de absorbancia más altos. Trace los datos para obtener un gráfico de absorbancia versus concentración. Luego use el instrumento para encontrar la absorbancia de la solución de prueba y use el gráfico para encontrar la concentración del soluto en la solución de prueba. Los colorímetros digitales modernos pueden mostrar directamente la concentración del soluto, eliminando la necesidad de la mayoría de los pasos anteriores.
Usos de los colorímetros
Además de ser valiosos para la investigación básica en los laboratorios de química, los colorímetros tienen muchas aplicaciones prácticas. Por ejemplo, se utilizan para analizar la calidad del agua mediante la detección de sustancias químicas como:
- cloro
- fluoruro
- cianuro
- oxígeno disuelto
- planchar
- molibdeno
- zinc
- hidracina
También se utilizan para determinar las concentraciones de nutrientes vegetales (como fósforo, nitrato y amoníaco) en el suelo o la hemoglobina en la sangre y para identificar deficientes y falsificados Drogas. Además, son utilizados por la industria alimentaria y por los fabricantes de pinturas y textiles. En estas disciplinas, un colorímetro verifica la calidad y consistencia de los colores en pinturas y telas, para garantizar que todos los lotes tengan el mismo aspecto.