Brug af et Colorimeter

Et kolorimeter er ethvert instrument, som en kemiker bruger til at bestemme eller specificere farver. En type kolorimeter kan finde koncentrationen af et stof i opløsning, baseret på opløsningsens intensitet. Hvis du tester en farveløs opløsning, tilføjer du et reagens, der reagerer med stoffet og producerer en farve. Denne type kolorimeter har en lang række anvendelser, herunder laboratorieforskning, miljøanalyse af vandkvalitet, analyse af jordkomponenter, overvågning af hæmoglobinindhold i blod og analyse af kemikalier, der anvendes i forskellige industrielle omgivelser.
Generelle principper

Når lys af en bestemt farve (eller bølgelængdeområde) ledes gennem en kemisk opløsning, absorberes noget lys af opløsningen, og noget af det overføres. I henhold til Beer's Law er koncentrationen af det absorberende materiale proportionalt med en mængde kendt som "absorbance" defineret matematisk nedenfor. Hvis du således kan bestemme absorbansen af en opløsning af et stof med ukendt koncentration og sammenligne den med absorbansen af opløsninger med kendte koncentrationer, kan du finde koncentrationen af stoffet i den opløsning, der testes.
Matematiske ligninger

Forholdet mellem intensiteten af transmitteret lys (I) og intensiteten af det indfaldende lys (Io) kaldes transmittans (T). I matematiske termer er T \u003d I ÷ Io.

Opløsningens (A) opløsning (ved en given bølgelængde) er defineret som lig med logaritmen (base 10) på 1 ÷ T. Det vil sige A \u003d log (1 ÷ T).

Absorptionen af opløsningen er direkte proportional med koncentrationen (c) af det absorberende materiale i opløsningen. "k" er en proportionalitetskonstant.

Det første udtryk, T \u003d I ÷ I0, angiver, hvor meget lys der passerer gennem en løsning, hvor 1 betyder maksimal lysoverførsel. Den næste ligning, A \u003d log (1 ÷ T) indikerer absorptionen af lys ved at tage det inverse af transmissionsfiguren og derefter tage den fælles log for resultatet. Så en absorbans (A) på nul betyder, at alt lys passerer, 1 betyder, at 90% af lyset absorberes, og 2 betyder, at 99% absorberes. Det tredje udtryk, A \u003d kc, fortæller dig koncentrationen (c) af en opløsning, der får absorbansnummeret (A). For kemikere er dette meget vigtigt: kolorimeteret kan måle koncentrationen af en ukendt opløsning med den mængde lys, der skinner igennem den.
Dele af et kolorimeter

Et kolorimeter har tre hoveddele: et lys kilde, en kuvette, der indeholder prøveopløsningen og en fotocelle, der registrerer lyset, der transmitteres gennem opløsningen. For at producere farvet lys kan instrumentet være udstyret med enten farvede filtre eller specifikke LED'er. Lyset, der transmitteres af opløsningen i kyvetten, detekteres af en fotocelle, der producerer et digitalt eller analogt signal, der kan måles. Nogle colorimetre er bærbare og nyttige til test på stedet, mens andre er større instrumentplader, der er nyttige til laboratorietest.
Brug af instrumentet

Med et konventionelt colorimeter skal du kalibrere instrumentet (ved anvendelse af opløsningsmidlet alene) og brug det til at bestemme absorbansværdierne for adskillige standardopløsninger indeholdende et opløst stof ved kendte koncentrationer. (Hvis det opløste stof producerer en farveløs opløsning, skal du tilføje et reagens, der reagerer med det opløste stof og genererer en farve.) Vælg det lysfilter eller LED, der giver de højeste absorbansværdier. Plot dataene for at få en graf over absorbans versus koncentration. Brug derefter instrumentet til at finde absorbans af testopløsningen, og brug grafen til at finde koncentrationen af det opløste stof i testopløsningen. Moderne digitale colorimetre kan muligvis direkte vise koncentrationen af det opløste stof, hvilket eliminerer behovet for de fleste af de ovennævnte trin. For eksempel bruges de til at teste for vandkvalitet ved screening for kemikalier såsom klor, fluorid, cyanid, opløst ilt, jern, molybdæn, zink og hydrazin. De bruges også til at bestemme koncentrationerne af plantenæringsstoffer (såsom fosfor, nitrat og ammoniak) i jorden eller hæmoglobin i blodet og til at identificere substandard og forfalskede lægemidler. Derudover bruges de af fødevareindustrien og af producenter af maling og tekstiler. I disse discipliner kontrollerer et kolorimeter kvaliteten og konsistensen af farver i maling og tekstiler for at sikre, at hver batch ser ud som den samme.