Um colorímetro é qualquer instrumento que um químico usa para determinar ou especificar cores. Um tipo de colorímetro pode encontrar a concentração de uma substância em solução, com base na intensidade da cor da solução. Se estiver testando uma solução incolor, você adiciona um reagente que reage com a substância, produzindo uma cor. Este tipo de colorímetro tem uma ampla gama de aplicações, incluindo pesquisas laboratoriais, análises ambientais da qualidade da água, análise de componentes do solo, monitoramento do teor de hemoglobina no sangue e análise de produtos químicos utilizados em diversas indústrias definições.
Princípios gerais
Quando a luz de uma determinada cor (ou faixa de comprimento de onda) é direcionada através de uma solução química, parte da luz é absorvida pela solução e parte dela é transmitida. De acordo com a Lei de Beer, a concentração do material absorvente é proporcional a uma quantidade conhecida como "absorbância", definida matematicamente a seguir. Assim, se você puder determinar a absorbância de uma solução de uma substância de concentração desconhecida e compará-la com a absorbância de soluções de concentrações conhecidas, você pode encontrar a concentração da substância na solução sendo testado.
Equações Matemáticas
A relação entre a intensidade da luz transmitida (I) e a intensidade da luz incidente (Io) é chamada de transmitância (T). Em termos matemáticos, T = I ÷ Io.
A absorbância (A) da solução (em um determinado comprimento de onda) é definida como igual ao logaritmo (base 10) de 1 ÷ T. Ou seja, A = log (1 ÷ T).
A absorbância da solução é diretamente proporcional à concentração (c) do material absorvente na solução. Ou seja, A = kc, onde "k" é uma constante de proporcionalidade.
A primeira expressão, T = I ÷ I0, indica quanta luz passa por uma solução, onde 1 significa transmissão máxima de luz. A próxima equação, A = log (1 ÷ T) indica a absorção de luz tomando o inverso da figura de transmissão, então tomando o log comum do resultado. Portanto, uma absorbância (A) de zero significa que toda a luz passa, 1 significa que 90% da luz é absorvida e 2 significa que 99% é absorvido. A terceira expressão, A = kc, indica a concentração (c) de uma solução dado o número de absorbância (A). Para os químicos, isso é de importância crucial: o colorímetro pode medir a concentração de uma solução desconhecida pela quantidade de luz que brilha através dela.
Partes de um Colorímetro
Um colorímetro tem três partes principais: uma fonte de luz, uma cubeta que contém a solução da amostra e uma fotocélula que detecta a luz transmitida pela solução. Para produzir luz colorida, o instrumento pode ser equipado com filtros coloridos ou LEDs específicos. A luz transmitido pela solução na cubeta é detectado por uma fotocélula, produzindo um sinal digital ou analógico que pode ser medido. Alguns colorímetros são portáteis e úteis para testes no local, enquanto outros são instrumentos de bancada maiores, úteis para testes de laboratório.
Usando o instrumento
Com um colorímetro convencional, você precisará calibrar o instrumento (usando apenas o solvente) e usar para determinar os valores de absorbância de várias soluções padrão contendo um soluto em concentrações. (Se o soluto produzir uma solução incolor, adicione um reagente que reaja com o soluto e gere uma cor.) Escolha o filtro de luz ou LED que forneça os valores de absorbância mais altos. Trace os dados para obter um gráfico de absorbância versus concentração. Em seguida, use o instrumento para encontrar a absorbância da solução de teste e use o gráfico para encontrar a concentração do soluto na solução de teste. Colorímetros digitais modernos podem mostrar diretamente a concentração do soluto, eliminando a necessidade da maioria das etapas acima.
Usos de colorímetros
Além de valiosos para pesquisa básica em laboratórios de química, os colorímetros têm muitas aplicações práticas. Por exemplo, eles são usados para testar a qualidade da água, por meio da triagem de produtos químicos como:
- cloro
- fluoreto
- cianeto
- oxigênio dissolvido
- ferro
- molibdênio
- zinco
- hidrazina
Eles também são usados para determinar as concentrações de nutrientes das plantas (como fósforo, nitrato e amônia) no solo ou hemoglobina no sangue e para identificar itens abaixo do padrão e falsificados drogas. Além disso, são utilizados pela indústria alimentar e pelos fabricantes de tintas e têxteis. Nessas disciplinas, um colorímetro verifica a qualidade e a consistência das cores em tintas e tecidos, para garantir que todos os lotes tenham a mesma aparência.