Kolorymetr to dowolny przyrząd używany przez chemika do określania lub określania kolorów. Jeden typ kolorymetru może określić stężenie substancji w roztworze na podstawie intensywności koloru roztworu. Jeśli testujesz bezbarwny roztwór, dodajesz odczynnik, który reaguje z substancją, dając kolor. Ten typ kolorymetru ma szerokie zastosowanie, m.in. badania laboratoryjne, analizę środowiskową jakości wody, analiza składników gleby, monitorowanie zawartości hemoglobiny we krwi oraz analiza chemikaliów stosowanych w różnych gałęziach przemysłu ustawienia.
Ogólne zasady
Kiedy światło o określonym kolorze (lub zakresie długości fal) jest kierowane przez roztwór chemiczny, część światła jest pochłaniana przez roztwór, a część jest przepuszczana. Zgodnie z prawem Beera stężenie materiału pochłaniającego jest proporcjonalne do ilości znanej jako „absorbancja”, zdefiniowanej matematycznie poniżej. Tak więc, jeśli możesz określić absorbancję roztworu substancji o nieznanym stężeniu i porównać ją z absorbancja roztworów o znanych stężeniach, można znaleźć stężenie substancji w roztworze będącym przetestowany.
Równania matematyczne
Stosunek natężenia światła przechodzącego (I) do natężenia światła padającego (Io) nazywamy transmitancją (T). W kategoriach matematycznych T = I ÷ Io.
Absorbancja (A) roztworu (przy danej długości fali) jest określona jako równa logarytmowi (podstawa 10) 1÷T. Oznacza to, że A = log (1÷T).
Absorbancja roztworu jest wprost proporcjonalna do stężenia (c) materiału absorbującego w roztworze. To znaczy A = kc, gdzie „k” jest stałą proporcjonalności.
Pierwsze wyrażenie, T = I ÷ I0, wskazuje, ile światła przechodzi przez rozwiązanie, gdzie 1 oznacza maksymalną przepuszczalność światła. Następne równanie, A = log (1÷T) wskazuje absorpcję światła poprzez odwrócenie wartości transmisji, a następnie wspólne logarytm wyniku. Zatem absorbancja (A) równa zero oznacza, że całe światło przechodzi, 1 oznacza, że pochłaniane jest 90% światła, a 2 oznacza, że pochłaniane jest 99%. Trzecie wyrażenie, A = kc, mówi o stężeniu (c) roztworu przy danej liczbie absorbancji (A). Dla chemików jest to niezwykle ważne: kolorymetr może mierzyć stężenie nieznanego roztworu na podstawie ilości światła, które przez niego prześwieca.
Części kolorymetru
Kolorymetr składa się z trzech głównych części: źródła światła, kuwety, w której znajduje się roztwór próbki oraz fotokomórki, która wykrywa światło przechodzące przez roztwór. Aby wytworzyć kolorowe światło, przyrząd może być wyposażony w kolorowe filtry lub specjalne diody LED. Światło transmitowany przez roztwór w kuwecie jest wykrywany przez fotokomórkę, wytwarzającą sygnał cyfrowy lub analogowy, który może być wymierzony. Niektóre kolorymetry są przenośne i przydatne do testów na miejscu, podczas gdy inne są większymi przyrządami laboratoryjnymi przydatnymi do testów laboratoryjnych.
Korzystanie z instrumentu
Za pomocą konwencjonalnego kolorymetru będziesz musiał skalibrować urządzenie (przy użyciu samego rozpuszczalnika) i użyć w celu określenia wartości absorbancji kilku roztworów wzorcowych zawierających substancję rozpuszczoną o znanej stężenia. (Jeżeli substancja rozpuszczona tworzy bezbarwny roztwór, dodaj odczynnik, który reaguje z substancją rozpuszczoną i generuje kolor). Wybierz filtr światła lub diodę LED, które zapewniają najwyższe wartości absorbancji. Wykreśl dane, aby otrzymać wykres absorbancji w funkcji stężenia. Następnie użyj przyrządu, aby znaleźć absorbancję roztworu testowego i użyj wykresu, aby znaleźć stężenie substancji rozpuszczonej w roztworze testowym. Nowoczesne kolorymetry cyfrowe mogą bezpośrednio wskazywać stężenie substancji rozpuszczonej, eliminując konieczność wykonywania większości powyższych kroków.
Zastosowania kolorymetrów
Oprócz tego, że są cenne do badań podstawowych w laboratoriach chemicznych, kolorymetry mają wiele praktycznych zastosowań. Na przykład są używane do badania jakości wody poprzez badanie przesiewowe pod kątem substancji chemicznych, takich jak:
- chlor
- fluorek
- cyjanek
- rozpuszczony tlen
- żelazo
- molibden
- cynk
- hydrazyna
Służą również do określania stężeń składników pokarmowych roślin (takich jak fosfor, azotany i amoniak) w glebie lub hemoglobiny we krwi oraz w celu identyfikacji niespełniających norm i podrabianych leki. Ponadto wykorzystywane są przez przemysł spożywczy oraz producentów farb i tekstyliów. W tych dyscyplinach kolorymetr sprawdza jakość i spójność kolorów farb i tkanin, aby mieć pewność, że każda partia wygląda tak samo.