Колориметр - це будь-який прилад, який хімік використовує для визначення або уточнення кольорів. Колориметр одного типу може знайти концентрацію речовини в розчині на основі інтенсивності забарвлення розчину. Якщо ви випробовуєте безбарвний розчин, ви додаєте реагент, який реагує з речовиною, утворюючи колір. Цей тип колориметра має широкий спектр застосування, включаючи лабораторні дослідження, екологічний аналіз якості води, аналіз компонентів ґрунту, моніторинг вмісту гемоглобіну в крові та аналіз хімічних речовин, що використовуються в різних промислових галузях налаштування.
Загальні принципи
Коли світло певного кольору (або діапазону довжин хвиль) спрямовується через хімічний розчин, частина світла поглинається розчином, а частина його передається. Відповідно до Закону Біра, концентрація поглинаючого матеріалу пропорційна величині, відомій як "поглинання", математично визначеній нижче. Таким чином, якщо ви можете визначити поглинання розчину речовини невідомої концентрації і порівняти його з поглинання розчинів відомих концентрацій, можна знайти концентрацію речовини в розчині перевірено.
Математичні рівняння
Відношення інтенсивності пропусканого світла (I) до інтенсивності падаючого світла (Io) називається пропусканням (T). У математичному плані T = I ÷ Io.
Поглинання (А) розчину (при заданій довжині хвилі) визначається рівним логарифму (основа 10) 1 ÷ Т. Тобто A = log (1 ÷ T).
Абсорбція розчину прямо пропорційна концентрації (с) абсорбуючого матеріалу в розчині. Тобто, A = kc, де "k" - константа пропорційності.
Перший вираз, T = I ÷ I0, вказує, скільки світла проходить через розчин, де 1 означає максимальну пропускну здатність світла. Наступне рівняння, A = log (1 ÷ T), вказує на поглинання світла, приймаючи обернену до пропускання цифру, а потім приймаючи загальний журнал результату. Отже, поглинання (А) дорівнює нулю означає, що все світло проходить через, 1 означає, що 90% світла поглинається, а 2 означає, що поглинається 99%. Третій вираз, A = kc, говорить вам про концентрацію (c) розчину з урахуванням числа поглинання (A). Для хіміків це має вирішальне значення: колориметр може вимірювати концентрацію невідомого розчину за кількістю світла, яке просвічує крізь нього.
Частини колориметра
Колориметр складається з трьох основних частин: джерела світла, кювети, в якій міститься розчин зразка, та фотоелемента, який визначає світло, що проходить через розчин. Для отримання кольорового світла прилад може бути оснащений кольоровими фільтрами або спеціальними світлодіодами. Світло переданий розчином в кюветі детектується фотоелементом, виробляючи цифровий або аналоговий сигнал, який може бути виміряний. Деякі колориметри є портативними та корисними для випробувань на місці, а інші - більші, настільні прилади, корисні для лабораторних випробувань.
Використання інструменту
За допомогою звичайного колориметра вам потрібно буде відкалібрувати прилад (використовуючи лише розчинник) і використовувати це для визначення значень поглинання декількох стандартних розчинів, що містять розчинену речовину, при відомих концентрації. (Якщо розчинена речовина утворює безбарвний розчин, додайте реагент, який реагує з розчиненою речовиною та утворює колір.) Виберіть світлофільтр або світлодіод, що дає найвищі значення поглинання. Побудуйте дані, щоб отримати графік поглинання проти концентрації. Потім за допомогою приладу знайдіть поглинання досліджуваного розчину, а за допомогою графіка знайдіть концентрацію розчиненої речовини в досліджуваному розчині. Сучасні цифрові колориметри можуть безпосередньо показувати концентрацію розчиненої речовини, усуваючи необхідність у більшості вищезазначених етапів.
Використання колориметрів
Окрім того, що колориметри є цінними для базових досліджень у хімічних лабораторіях, колориметри мають багато практичних застосувань. Наприклад, їх використовують для тестування якості води шляхом скринінгу на наявність таких хімічних речовин, як:
- хлор
- фтор
- ціанід
- розчинений кисень
- залізо
- молібден
- цинку
- гідразин
Вони також використовуються для визначення концентрації рослинних поживних речовин (таких як фосфор, нітрати аміак) у ґрунті або гемоглобін у крові та виявити неякісні та підроблені наркотики. Крім того, вони використовуються харчовою промисловістю та виробниками фарб та текстилю. У цих дисциплінах колориметр перевіряє якість та стійкість кольорів у фарбах та тканинах, щоб гарантувати, що кожна партія виглядає однаковою.