Kolorimeeter on mis tahes instrument, mida keemik kasutab värvide määramiseks või täpsustamiseks. Ühte kolorimeetri tüüpi saab lahuse aine intensiivsuse põhjal leida aine kontsentratsiooni lahuses. Kui katsetate värvitut lahust, lisage reagent, mis reageerib ainega, tekitades värvi. Seda tüüpi kolorimeetritel on palju rakendusi, sealhulgas laboriuuringud, vee kvaliteedi keskkonnaanalüüs, mullakomponentide analüüs, hemoglobiinisisalduse jälgimine veres ja mitmesugustes tööstuslikes toodetes kasutatavate kemikaalide analüüs seaded.
Üldised põhimõtted
Kui kindla värvi (või lainepikkuste vahemiku) valgus suunatakse läbi keemilise lahuse, neelab lahus osa valgust ja osa sellest kandub edasi. Vastavalt Beeri seadusele on neelduva materjali kontsentratsioon proportsionaalne allpool matemaatiliselt määratletud kogusega, mida nimetatakse "neeldumiseks". Seega, kui saate määrata tundmatu kontsentratsiooniga aine lahuse neelduvuse ja võrrelda seda lahusega teadaoleva kontsentratsiooniga lahuste neelduvus, leiate aine kontsentratsiooni olemasolevas lahuses testitud.
Matemaatilised võrrandid
Läbiva valguse (I) ja langeva valguse intensiivsuse (Io) suhet nimetatakse läbilaskvuseks (T). Matemaatilises mõttes on T = I ÷ Io.
Lahuse neelduvus (A) (antud lainepikkusel) on määratletud 1 ÷ T logaritmiga (alus 10). See tähendab, et A = log (1 ÷ T).
Lahuse neelduvus on otseselt proportsionaalne lahuses absorbeeriva materjali kontsentratsiooniga (c). See tähendab, et A = kc, kus "k" on proportsionaalsuse konstant.
Esimene avaldis T = I ÷ I0 näitab, kui palju valgust läbib lahust, kus 1 tähistab maksimaalset valguse läbilaskvust. Järgmine võrrand A = log (1 ÷ T) näitab valguse neeldumist, võttes ülekandefunktsiooni pöördväärtuse, võttes seejärel tulemuse ühise logi. Niisiis tähendab null neeldumine (A) kogu valguse läbimist, 1 tähendab, et neeldub 90% ja 2 tähendab, et neeldub 99%. Kolmas avaldis A = kc ütleb teile lahuse kontsentratsiooni (c), millele on antud neeldumisnumber (A). Keemikute jaoks on see ülioluline: kolorimeetriga saab mõõta tundmatu lahuse kontsentratsiooni läbi selle paistva valguse hulga.
Kolorimeetri osad
Kolorimeetril on kolm peamist osa: valgusallikas, küvet, mis hoiab proovilahust, ja fotoelement, mis tuvastab lahuse kaudu levivat valgust. Värvilise valguse tekitamiseks võib seade olla varustatud kas värviliste filtrite või spetsiaalsete valgusdioodidega. Valgus küvetis oleva lahuse poolt edastatud foto tuvastatakse fotoelemendi abil, mis annab digitaalse või analoogsignaali mõõdetud. Mõned kolorimeetrid on kaasaskantavad ja kasulikud kohapealsete testide jaoks, teised on suuremad, pingil olevad instrumendid, mis on kasulikud laborikatseteks.
Instrumendi kasutamine
Tavapärase kolorimeetri abil peate instrumendi kalibreerima (kasutades ainult lahustit) ja kasutama see määrab neeldumisväärtused mitmetes teadaolevat lahustunud ainet sisaldavates standardlahustes kontsentratsioonid. (Kui lahustunud aine annab värvitu lahuse, lisage reaktiiv, mis reageerib soluudiga ja tekitab värvi.) Valige valgusfilter või LED, mis annab kõrgeima neelduvuse väärtuse. Joonestage andmed absorptsiooni ja kontsentratsiooni graafiku saamiseks. Seejärel kasutage uuritava lahuse neelduvuse leidmiseks instrumenti ja graafiku abil uuritava lahuse soluudi kontsentratsiooni leidmiseks. Kaasaegsed digitaalsed kolorimeetrid võivad otseselt näidata lahustunud aine kontsentratsiooni, kaotades vajaduse enamiku ülaltoodud sammude järele.
Kolorimeetrite kasutamine
Lisaks sellele, et kolorimeetrid on väärtuslikud keemialaborite alusuuringute jaoks, on neil ka palju praktilisi rakendusi. Näiteks kasutatakse neid vee kvaliteedi testimiseks, uurides selliseid kemikaale:
- kloor
- fluoriid
- tsüaniid
- lahustunud hapnik
- rauda
- molübdeen
- tsink
- hüdrasiin
Neid kasutatakse ka taimsete toitainete (näiteks fosfori, nitraadi) kontsentratsiooni määramiseks ja ammoniaak) mullas või hemoglobiin veres ning ebakvaliteetsete ja võltsitud ainete tuvastamiseks ravimid. Lisaks kasutavad neid toiduainetööstus ning värvide ja tekstiilide tootjad. Nendel erialadel kontrollib kolorimeeter värvide ja kangaste värvide kvaliteeti ja konsistentsi, tagamaks, et iga partii tuleb välja sama.
