Kolorimeter je akýkoľvek prístroj, ktorý chemik používa na určovanie alebo určovanie farieb. Jeden typ kolorimetra dokáže zistiť koncentráciu látky v roztoku na základe intenzity farby roztoku. Ak testujete bezfarebný roztok, pridáte činidlo, ktoré reaguje s látkou a vytvára farbu. Tento typ kolorimetra má široké spektrum aplikácií vrátane laboratórneho výskumu, environmentálnej analýzy kvality vody, analýza zložiek pôdy, sledovanie obsahu hemoglobínu v krvi a analýza chemických látok používaných v rôznych priemyselných podnikoch nastavenie.
Všeobecné zásady
Keď je svetlo konkrétnej farby (alebo rozsah vlnových dĺžok) smerované cez chemický roztok, časť svetla je absorbovaná roztokom a časť z neho je prenášaná. Podľa Beerovho zákona je koncentrácia absorbujúceho materiálu úmerná množstvu známemu ako „absorbancia“, ktoré je matematicky definované nižšie. Pokiaľ teda viete určiť absorbanciu roztoku látky neznámej koncentrácie a porovnať ju s absorbanciu roztokov známych koncentrácií nájdete koncentráciu látky v danom roztoku testované.
Matematické rovnice
Pomer intenzity prepúšťaného svetla (I) k intenzite dopadajúceho svetla (Io) sa nazýva priepustnosť (T). Z matematického hľadiska T = I ÷ Io.
Absorbancia (A) roztoku (pri danej vlnovej dĺžke) je definovaná ako rovná logaritmu (základ 10) 1 ÷ T. To znamená, A = log (1 ÷ T).
Absorbancia roztoku je priamo úmerná koncentrácii (c) absorpčného materiálu v roztoku. To znamená, A = kc, kde „k“ je konštanta proporcionality.
Prvý výraz, T = I ÷ I0, naznačuje, koľko svetla prechádza roztokom, kde 1 znamená maximálnu priepustnosť svetla. Ďalšia rovnica, A = log (1 ÷ T), indikuje absorpciu svetla prevrátením inverznej hodnoty čísla prenosu a následným spoločným protokolom výsledku. Takže nulová absorbancia (A) znamená, že prechádza všetko svetlo, 1 znamená, že je absorbovaných 90% svetla a 2 znamená, že je absorbovaných 99%. Tretí výraz, A = kc, vám povie koncentráciu (c) roztoku vzhľadom na číslo absorbancie (A). Pre chemikov je to mimoriadne dôležité: kolorimeter dokáže zmerať koncentráciu neznámeho roztoku podľa množstva svetla, ktoré ním svieti.
Časti kolorimetra
Kolorimeter má tri hlavné časti: svetelný zdroj, kyvetu, ktorá drží roztok vzorky, a fotobunku, ktorá detekuje svetlo prechádzajúce cez roztok. Na výrobu farebného svetla môže byť prístroj vybavený buď farebnými filtrami, alebo špecifickými LED diódami. Svetlo prenášaný roztokom v kyvete je detekovaný fotobunkou, ktorá produkuje digitálny alebo analógový signál, ktorý môže byť merané. Niektoré kolorimetre sú prenosné a užitočné pri testoch na mieste, zatiaľ čo iné sú väčšie stolné prístroje užitočné pri laboratórnych testoch.
Používanie prístroja
Pomocou konvenčného kolorimetra budete musieť prístroj nakalibrovať (pomocou samotného rozpúšťadla) a použiť stanovenie hodnôt absorbancie niekoľkých štandardných roztokov obsahujúcich rozpustenú látku pri známej hodnote koncentrácie. (Ak rozpustená látka vytvára bezfarebný roztok, pridajte reagent, ktorý reaguje s rozpustenou látkou a vytvára farbu.) Vyberte svetelný filter alebo LED, ktoré poskytujú najvyššie hodnoty absorbancie. Údaje sa zaznamenajú do grafu, aby sa získal graf absorbancie proti koncentrácii. Potom pomocou prístroja vyhľadajte absorbanciu testovaného roztoku a pomocou grafu vyhľadajte koncentráciu rozpustenej látky v testovanom roztoku. Moderné digitálne kolorimetre môžu priamo ukazovať koncentráciu rozpustenej látky, čo eliminuje potrebu väčšiny vyššie uvedených krokov.
Použitie kolorimetrov
Okrem toho, že sú kolorimetre cenné pre základný výskum v chemických laboratóriách, majú aj mnoho praktických aplikácií. Napríklad sa používajú na testovanie kvality vody skríningom na chemikálie, ako sú:
- chlór
- fluorid
- kyanid
- rozpustený kyslík
- železo
- molybdén
- zinok
- hydrazín
Používajú sa tiež na stanovenie koncentrácií rastlinných živín (napríklad fosforu, dusičnanov a amoniak) v pôde alebo hemoglobíne v krvi a identifikovať neštandardné a falošné lieky. Okrem toho ich používa potravinársky priemysel a výrobcovia farieb a textilu. V týchto disciplínach kolorimeter kontroluje kvalitu a konzistenciu farieb vo farbách a tkaninách, aby zabezpečil, že každá šarža bude vyzerať rovnako.