Kolorimeter je kateri koli instrument, ki ga kemik uporablja za določanje ali določanje barv. Ena vrsta kolorimetra lahko določi koncentracijo snovi v raztopini glede na intenzivnost barve raztopine. Če preizkušate brezbarvno raztopino, dodate reagent, ki reagira s snovjo in povzroči barvo. Ta vrsta kolorimetra ima široko paleto aplikacij, vključno z laboratorijskimi raziskavami, okoljsko analizo kakovosti vode, analiza komponent tal, spremljanje vsebnosti hemoglobina v krvi in analiza kemikalij, ki se uporabljajo v različnih industrijskih panogah nastavitve.
Splošna načela
Ko je svetloba določene barve (ali valovnih dolžin) usmerjena skozi kemično raztopino, raztopina absorbira nekaj svetlobe, nekaj pa jo prenaša. Po Beer-ovem zakonu je koncentracija absorpcijskega materiala sorazmerna s količino, znano kot "absorbcija", ki je matematično opredeljena spodaj. Če torej lahko določite absorbanco raztopine snovi neznane koncentracije in jo primerjate z absorpcije raztopin znanih koncentracij, lahko ugotovite koncentracijo snovi v raztopini preizkušen.
Matematične enačbe
Razmerje med jakostjo oddane svetlobe (I) in jakostjo vpadne svetlobe (Io) se imenuje prepustnost (T). V matematičnem smislu je T = I ÷ Io.
Absorbanca (A) raztopine (pri dani valovni dolžini) je opredeljena kot enaka logaritmu (osnova 10) 1 ÷ T. To pomeni, da je A = log (1 ÷ T).
Absorbanca raztopine je neposredno sorazmerna s koncentracijo (c) absorpcijskega materiala v raztopini. To pomeni, A = kc, kjer je "k" konstanta sorazmernosti.
Prvi izraz, T = I ÷ I0, kaže, koliko svetlobe prehaja skozi raztopino, pri čemer 1 pomeni največjo prepustnost svetlobe. Naslednja enačba A = log (1 ÷ T) označuje absorpcijo svetlobe tako, da vzame inverzno vrednost slike prenosa in nato vzame skupni dnevnik rezultata. Torej absorpcija (A) nič pomeni, da gre skozi vse svetlobe, 1 pomeni, da se absorbira 90% svetlobe, in 2 pomeni, da se absorbira 99%. Tretji izraz, A = kc, pove koncentracijo (c) raztopine glede na absorpcijsko število (A). Za kemike je to ključnega pomena: kolorimeter lahko izmeri koncentracijo neznane raztopine s količino svetlobe, ki skoznjo sije.
Deli kolorimetra
Kolorimeter ima tri glavne dele: svetlobni vir, kiveto, v kateri je raztopina vzorca, in fotocelico, ki zazna svetlobo, ki se prenaša skozi raztopino. Za ustvarjanje barvne svetlobe je lahko instrument opremljen z barvnimi filtri ali posebnimi LED. Svetloba ki ga oddaja raztopina v kiveti, zazna fotocelica in ustvari digitalni ali analogni signal, ki je lahko izmerjeno. Nekateri kolorimetri so prenosni in uporabni za preskuse na kraju samem, drugi pa večji, namizni instrumenti, uporabni za laboratorijsko testiranje.
Uporaba instrumenta
Z običajnim kolorimetrom boste morali umeriti instrument (samo s topilom) in ga uporabiti to za določanje vrednosti absorbance več standardnih raztopin, ki vsebujejo topljeno snov, pri znanih koncentracije. (Če raztopljena tekočina ustvari brezbarvno raztopino, dodajte reagent, ki reagira z raztopljeno snovi in ustvari barvo.) Izberite svetlobni filter ali LED, ki daje najvišje vrednosti absorbance. Podamo podatke, da dobimo graf absorbance v primerjavi s koncentracijo. Nato z instrumentom poiščite absorbanco preskusne raztopine, z grafom pa koncentracijo topljene snovi v preskusni raztopini. Sodobni digitalni kolorimetri lahko neposredno prikazujejo koncentracijo topljene snovi in tako odpravijo potrebo po večini zgornjih korakov.
Uporaba kolorimetrov
Poleg tega, da so kolorimetri dragoceni za temeljne raziskave v kemijskih laboratorijih, imajo številne praktične aplikacije. Uporabljajo se na primer za testiranje kakovosti vode z odkrivanjem kemikalij, kot so:
- klor
- fluorid
- cianid
- raztopljeni kisik
- železo
- molibden
- cink
- hidrazin
Uporabljajo se tudi za določanje koncentracij rastlinskih hranil (kot so fosfor, nitrat in amonijak) v tleh ali hemoglobin v krvi ter za prepoznavanje podstandardnih in ponarejenih drog. Poleg tega jih uporabljajo v živilski industriji in proizvajalci barv in tekstila. V teh disciplinah kolorimeter preverja kakovost in skladnost barv v barvah in tkaninah, da zagotovi, da vsaka serija izgleda enako.