Kolorimetrs ir jebkurš instruments, ko ķīmiķis izmanto, lai noteiktu vai norādītu krāsas. Viena veida kolorimetrs var atrast vielas koncentrāciju šķīdumā, pamatojoties uz šķīduma krāsas intensitāti. Ja pārbaudāt bezkrāsainu šķīdumu, pievienojiet reaģentu, kas reaģē ar vielu, iegūstot krāsu. Šim kolorimetra tipam ir plašs pielietojums, tostarp laboratorijas pētījumi, ūdens kvalitātes vides analīze, augsnes sastāvdaļu analīze, hemoglobīna satura asinīs monitorings un dažādu rūpniecisko ķīmisko vielu analīze iestatījumi.
Visparīgie principi
Kad noteiktas krāsas (vai viļņa garuma diapazona) gaisma tiek virzīta caur ķīmisko šķīdumu, šķīdums absorbē daļu gaismas un daļu no tā pārraida. Saskaņā ar alus likumu absorbējošā materiāla koncentrācija ir proporcionāla daudzumam, kas pazīstams kā "absorbcija", kas noteikts matemātiski zemāk. Tādējādi, ja jūs varat noteikt nezināmas koncentrācijas vielas šķīduma absorbciju un salīdzināt to ar zināmas koncentrācijas šķīdumu absorbcija, jūs varat atrast vielas koncentrāciju esošajā šķīdumā pārbaudīts.
Matemātiskie vienādojumi
Pārnēsātās gaismas intensitātes (I) attiecību pret krītošās gaismas intensitāti (Io) sauc par caurlaidību (T). Matemātiskā izteiksmē T = I ÷ Io.
Šķīduma absorbcija (A) (noteiktā viļņa garumā) ir definēta kā vienāda ar 1 ÷ T logaritmu (10. pamatne). Tas ir, A = log (1 ÷ T).
Šķīduma absorbcija ir tieši proporcionāla absorbējošā materiāla koncentrācijai (c) šķīdumā. Tas ir, A = kc, kur "k" ir proporcionalitātes konstante.
Pirmā izteiksme T = I ÷ I0 norāda, cik daudz gaismas iet caur šķīdumu, kur 1 apzīmē maksimālo gaismas caurlaidību. Nākamais vienādojums A = log (1 ÷ T) norāda uz gaismas absorbciju, ņemot apgrieztā skaitļa apgriezto skaitli, pēc tam iegūstot kopējo rezultāta žurnālu. Tātad nulles absorbcija (A) nozīmē, ka visa gaisma iet cauri, 1 nozīmē, ka absorbējas 90% gaismas, bet 2 - 99%. Trešā izteiksme A = kc norāda šķīduma koncentrāciju (c), ņemot vērā absorbcijas skaitli (A). Ķīmiķiem tas ir ārkārtīgi svarīgi: kolorimetrs var izmērīt nezināma šķīduma koncentrāciju pēc gaismas daudzuma, kas caur to spīd.
Kolorimetra daļas
Kolorimetram ir trīs galvenās daļas: gaismas avots, kivete, kas satur parauga šķīdumu, un fotoelements, kas nosaka caur šķīdumu pārnesto gaismu. Lai radītu krāsainu gaismu, instruments var būt aprīkots ar krāsainiem filtriem vai īpašām gaismas diodēm. Gaismas ko šķīdums pārraida kivetē, uztver fotoelements, radot digitālo vai analogo signālu, kas var būt izmērīts. Daži kolorimetri ir pārnēsājami un noderīgi testu veikšanai uz vietas, bet citi ir lielāki, laboratorijas testiem noderīgi instrumenti ar stendu.
Instrumenta izmantošana
Izmantojot parasto kolorimetru, jums būs jākalibrē instruments (izmantojot tikai šķīdinātāju) un jālieto tā nosaka absorbcijas vērtības vairākiem standartšķīdumiem, kas satur zināmu izšķīdušo vielu koncentrācijas. (Ja izšķīdušā viela rada bezkrāsainu šķīdumu, pievienojiet reaģentu, kas reaģē ar izšķīdušo vielu un rada krāsu.) Izvēlieties gaismas filtru vai gaismas diodi, kas nodrošina visaugstākās absorbcijas vērtības. Uzzīmējiet datus, lai iegūtu absorbcijas grafiku pret koncentrāciju. Pēc tam izmantojiet instrumentu, lai atrastu testa šķīduma absorbciju, un izmantojiet diagrammu, lai atrastu izšķīdušās vielas koncentrāciju testa šķīdumā. Mūsdienu digitālie kolorimetri var tieši parādīt izšķīdušās vielas koncentrāciju, novēršot nepieciešamību veikt lielāko daļu iepriekš minēto darbību.
Kolorimetru izmantošana
Papildus tam, ka kolorimetri ir vērtīgi pamata pētījumiem ķīmijas laboratorijās, tiem ir daudz praktisku pielietojumu. Piemēram, tos izmanto, lai pārbaudītu ūdens kvalitāti, pārbaudot tādas ķīmiskas vielas kā:
- hlors
- fluorīds
- cianīds
- izšķīdis skābeklis
- dzelzs
- molibdēns
- cinks
- hidrazīns
Tos izmanto arī, lai noteiktu augu barības vielu (piemēram, fosfora, nitrāta) koncentrāciju un amonjaks) augsnē vai hemoglobīns asinīs, lai identificētu standartiem neatbilstošus un viltotus narkotikas. Turklāt tos izmanto pārtikas rūpniecība, kā arī krāsu un tekstilizstrādājumu ražotāji. Šajās disciplīnās kolorimetrs pārbauda krāsu un audumu krāsu kvalitāti un konsistenci, lai pārliecinātos, ka katra partija izskatās vienāda.