Kolorimetar je bilo koji instrument koji kemičar koristi za određivanje ili određivanje boja. Jedna vrsta kolorimetra može pronaći koncentraciju tvari u otopini na temelju intenziteta boje otopine. Ako testirate bezbojnu otopinu, dodajte reagens koji reagira s tvari stvarajući boju. Ova vrsta kolorimetra ima širok spektar primjena, uključujući laboratorijska istraživanja, analizu okoliša kakvoće vode, analiza komponenata tla, praćenje sadržaja hemoglobina u krvi i analiza kemikalija koje se koriste u raznim industrijskim granama postavke.
Generalni principi
Kad se svjetlost određene boje (ili raspona valnih duljina) usmjeri kroz kemijsku otopinu, dio svjetlosti apsorbira otopina, a dio se prenosi. Prema Beer-ovom zakonu, koncentracija upijajućeg materijala proporcionalna je količini poznatoj kao "apsorbancija", koja je matematički definirana u nastavku. Stoga, ako možete odrediti apsorbanciju otopine tvari nepoznate koncentracije i usporediti je s apsorbancije otopina poznatih koncentracija, možete pronaći koncentraciju tvari u otopini koja je testirano.
Matematičke jednadžbe
Odnos intenziteta propuštene svjetlosti (I) prema jačini upadne svjetlosti (Io) naziva se propusnost (T). U matematičkom smislu, T = I ÷ Io.
Apsorbancija (A) otopine (pri zadanoj valnoj duljini) definirana je kao jednaka logaritmu (baza 10) od 1 ÷ T. Odnosno, A = log (1 ÷ T).
Apsorbancija otopine izravno je proporcionalna koncentraciji (c) upijajućeg materijala u otopini. Odnosno, A = kc, gdje je "k" konstanta proporcionalnosti.
Prvi izraz, T = I ÷ I0, pokazuje koliko svjetlosti prolazi kroz otopinu, gdje 1 označava maksimalan prijenos svjetlosti. Sljedeća jednadžba, A = log (1 ÷ T) ukazuje na apsorpciju svjetlosti uzimajući inverzu propusnog broja, a zatim uzimajući zajednički zapis rezultata. Dakle, apsorbancija (A) nula znači da cijela svjetlost prolazi, 1 znači da je apsorbirano 90% svjetlosti, a 2 znači da je apsorbirano 99%. Treći izraz, A = kc, govori vam o koncentraciji (c) otopine s obzirom na apsorpcijski broj (A). Za kemičare je to presudno važno: kolorimetar može izmjeriti koncentraciju nepoznate otopine količinom svjetlosti koja kroz nju svijetli.
Dijelovi kolorimetra
Kolorimetar ima tri glavna dijela: izvor svjetlosti, kivetu u kojoj se nalazi otopina uzorka i fotoćelija koja otkriva svjetlost propuštenu kroz otopinu. Za stvaranje svjetla u boji, instrument može biti opremljen bilo obojenim filtrima ili određenim LED diodama. Svjetlo odašiljana otopinom u kiveti otkriva se fotoćelijom, stvarajući digitalni ili analogni signal koji može biti odmjereno. Neki su kolorimetri prijenosni i korisni za ispitivanja na licu mjesta, dok su drugi veći, stolni instrumenti korisni za laboratorijska ispitivanja.
Korištenje instrumenta
S uobičajenim kolorimetrom morat ćete kalibrirati instrument (koristeći samo otapalo) i upotrijebiti to za određivanje vrijednosti apsorbancije nekoliko standardnih otopina koje sadrže otopljenu supstancu na poznato koncentracije. (Ako otopljena tvar daje bezbojnu otopinu, dodajte reagens koji reagira s otopljenom supstancom i stvara boju.) Odaberite svjetlosni filtar ili LED koji daje najviše vrijednosti apsorpcije. Ucrtajte podatke da biste dobili grafikon apsorbancije u odnosu na koncentraciju. Zatim upotrijebite instrument za pronalaženje apsorbancije ispitne otopine, a pomoću grafikona pronađite koncentraciju otopljene tvari u otopini za ispitivanje. Suvremeni digitalni kolorimetri mogu izravno prikazati koncentraciju otopljene tvari, uklanjajući potrebu za većinom gore navedenih koraka.
Upotreba kolorimetara
Osim što su vrijedni za osnovna istraživanja u kemijskim laboratorijima, kolorimetri imaju i brojne praktične primjene. Na primjer, koriste se za ispitivanje kakvoće vode, probiranjem kemikalija poput:
- klor
- fluorid
- cijanid
- otopljeni kisik
- željezo
- molibden
- cinkov
- hidrazin
Također se koriste za određivanje koncentracija biljnih hranjivih sastojaka (poput fosfora, nitrata i amonijak) u tlu ili hemoglobin u krvi i identificirati nekvalitetne i krivotvorene lijekovi. Osim toga, koriste ih prehrambena industrija te proizvođači boja i tekstila. U tim disciplinama kolorimetar provjerava kvalitetu i postojanost boja u bojama i tkaninama kako bi se osiguralo da svaka serija izađe jednaka.