Kolorimetras yra bet koks instrumentas, kurį chemikas naudoja spalvoms nustatyti ar nurodyti. Vieno tipo kolorimetras gali nustatyti medžiagos koncentraciją tirpale, atsižvelgdamas į tirpalo spalvos intensyvumą. Jei bandote bespalvį tirpalą, įpilkite reagento, kuris reaguoja su medžiaga ir sukuria spalvą. Šio tipo kolorimetrai naudojami plačiai, įskaitant laboratorinius tyrimus, vandens kokybės aplinkos analizę, dirvožemio komponentų analizė, hemoglobino kiekio kraujyje stebėjimas ir cheminių medžiagų, naudojamų įvairiuose pramoniniuose, analizė parametrus.
Bendri principai
Kai tam tikros spalvos (arba bangos ilgio diapazono) šviesa yra nukreipta per cheminį tirpalą, dalis šviesos sugeria tirpalą ir dalį jos praleidžia. Pagal alaus dėsnį absorbuojančios medžiagos koncentracija yra proporcinga kiekiui, vadinamam „absorbcija“, matematiškai apibrėžtam žemiau. Taigi, jei galite nustatyti nežinomos koncentracijos medžiagos tirpalo absorbciją ir palyginti ją su žinomos koncentracijos tirpalų absorbciją, galite rasti medžiagos koncentraciją esamame tirpale išbandyta.
Matematinės lygtys
Pralaidžios šviesos (I) ir krintančios šviesos intensyvumo (Io) santykis vadinamas pralaidumu (T). Matematiškai T = I ÷ Io.
Tirpalo absorbcija (A) (esant tam tikram bangos ilgiui) apibrėžiama kaip lygi 1 ÷ T logaritmui (10 pagrindas). Tai yra, A = log (1 ÷ T).
Tirpalo absorbcija yra tiesiogiai proporcinga absorbuojančios medžiagos koncentracijai (c) tirpale. Tai yra, A = kc, kur „k“ yra proporcingumo konstanta.
Pirmoji išraiška T = I ÷ I0 nurodo, kiek šviesos praeina per tirpalą, kur 1 reiškia maksimalų šviesos pralaidumą. Kita lygtis A = log (1 ÷ T) nurodo šviesos absorbciją imant atvirkštinę perdavimo figūrą, tada paėmus bendrą rezultato žurnalą. Taigi nulio absorbcija (A) reiškia, kad visa šviesa praeina, 1 reiškia, kad absorbuojama 90% šviesos, o 2 reiškia, kad absorbuojama 99%. Trečioji išraiška A = kc nurodo tirpalo koncentraciją (c), atsižvelgiant į absorbcijos skaičių (A). Chemikams tai yra nepaprastai svarbu: kolorimetras gali išmatuoti nežinomo tirpalo koncentraciją pagal jį skleidžiančios šviesos kiekį.
Kolorimetro dalys
Kolorimetras turi tris pagrindines dalis: šviesos šaltinį, kiuvetę, kurioje laikomas mėginio tirpalas, ir fotoelementą, kuris aptinka per tirpalą perduodamą šviesą. Spindulinei šviesai gaminti prietaisas gali būti su spalvotais filtrais arba specialiais šviesos diodais. Šviesa perduodamas tirpale kiuvetėje, aptinkamas fotoelementu, sukuriant skaitmeninį ar analoginį signalą, kuris gali būti išmatuotas. Kai kurie kolorimetrai yra nešiojami ir naudingi atliekant bandymus vietoje, kiti yra didesni, ant stendo esantys prietaisai, naudingi laboratoriniams tyrimams.
Naudojant Instrumentą
Naudodami įprastą kolorimetrą, turėsite sukalibruoti prietaisą (naudodami tik tirpiklį) ir naudoti ji nustato kelių standartinių tirpalų, kurių sudėtyje yra ištirpusio tirpalo, absorbcijos vertes koncentracijos. (Jei ištirpusios medžiagos tirpalas yra bespalvis, įpilkite reagento, kuris reaguoja su tirpikliu ir sukuria spalvą.) Pasirinkite šviesos filtrą arba šviesos diodą, kuris suteikia didžiausias absorbcijos vertes. Duomenis nubraižykite, kad gautumėte absorbcijos ir koncentracijos grafiką. Tada naudokite prietaisą, kad surastumėte tiriamojo tirpalo absorbciją, o pagal diagramą raskite ištirpusios medžiagos koncentraciją tiriamajame tirpale. Šiuolaikiniai skaitmeniniai kolorimetrai gali tiesiogiai parodyti ištirpusio tirpalo koncentraciją, todėl nebereikia atlikti pirmiau minėtų veiksmų.
Kolorimetrų naudojimas
Be to, kad kolorimetrai yra vertingi atliekant pagrindinius tyrimus chemijos laboratorijose, jie gali būti praktiškai naudojami. Pavyzdžiui, jie naudojami vandens kokybei tikrinti, tikrinant tokias chemines medžiagas kaip:
- chloras
- fluoras
- cianidas
- ištirpusio deguonies
- geležis
- molibdenas
- cinkas
- hidrazinas
Jie taip pat naudojami nustatant augalų maistinių medžiagų (tokių kaip fosforas, nitratai) koncentracijas amoniaką) dirvožemyje arba hemoglobino kiekį kraujyje ir nustatyti nekokybiškus ir padirbtus narkotikai. Be to, juos naudoja maisto pramonė ir dažų bei tekstilės gaminių gamintojai. Šiose disciplinose kolorimetras tikrina dažų ir audinių spalvų kokybę ir konsistenciją, kad įsitikintų, jog kiekviena partija atrodo vienoda.
