Un colorimètre est un instrument utilisé par un chimiste pour déterminer ou spécifier des couleurs. Un type de colorimètre peut trouver la concentration d'une substance en solution, basée sur l'intensité de la couleur de la solution. Si vous testez une solution incolore, vous ajoutez un réactif qui réagit avec la substance, produisant une couleur. Ce type de colorimètre a un large éventail d'applications, y compris la recherche en laboratoire, l'analyse environnementale de la qualité de l'eau, l'analyse des composants du sol, la surveillance du taux d'hémoglobine dans le sang et l'analyse des produits chimiques utilisés dans divers milieux industriels.

Quand la lumière d'une couleur particulière (ou plage de longueurs d'onde) est dirigée à travers une solution chimique, une certaine quantité de lumière est absorbée par la solution et une partie est transmise. Selon la loi de Beer, la concentration du matériau absorbant est proportionnelle à une quantité appelée «absorbance», définie mathématiquement ci-dessous. Ainsi, si vous pouvez déterminer l'absorbance d'une solution d'une substance de concentration inconnue et la comparer avec l'absorbance de solutions de concentrations connues, vous pouvez trouver la concentration de la substance dans la solution testée.

Mathématiques Equations

Le rapport entre l'intensité de la lumière transmise (I) et l'intensité de la lumière incidente (Io) est appelé transmittance (T). En termes mathématiques, T = I ÷ Io.

L'absorbance (A) de la solution (à une longueur d'onde donnée) est définie comme égale au logarithme (base 10) de 1 ÷ T. Autrement dit, A = log (1 ÷ T).

L'absorbance de la solution est directement proportionnelle à la concentration (c) du matériau absorbant en solution. A = kc, où "k" est une constante de proportionnalité.

La première expression, T = I ÷ I0, indique combien de lumière traverse une solution, où 1 signifie une transmission maximale de la lumière. L'équation suivante, A = log (1 ÷ T) indique l'absorption de la lumière en prenant l'inverse de la figure de transmission, puis en prenant le log commun du résultat. Donc, une absorbance (A) de zéro signifie que toute la lumière passe à travers, 1 signifie que 90% de la lumière est absorbée, et 2 signifie que 99% est absorbé. La troisième expression, A = kc, vous indique la concentration (c) d'une solution compte tenu du nombre d'absorbances (A). Pour les chimistes, ceci est d'une importance cruciale: le colorimètre peut mesurer la concentration d'une solution inconnue par la quantité de lumière qui la traverse.

Parties d'un colorimètre

Un colorimètre comporte trois parties principales : une source de lumière, une cuvette qui contient la solution d'échantillon et une photocellule qui détecte la lumière transmise à travers la solution. Pour produire une lumière colorée, l'instrument peut être équipé de filtres colorés ou de LED spécifiques. La lumière transmise par la solution dans la cuvette est détectée par une photocellule, produisant un signal numérique ou analogique pouvant être mesuré. Certains colorimètres sont portables et utiles pour les tests sur site, tandis que d'autres sont des instruments de laboratoire de plus grande taille, utiles pour les tests en laboratoire.

Utiliser l'instrument

Avec un colorimètre conventionnel, vous devrez: calibrer l'instrument (en utilisant le solvant seul) et l'utiliser pour déterminer les valeurs d'absorbance de plusieurs solutions étalons contenant un soluté à des concentrations connues. (Si le soluté produit une solution incolore, ajoutez un réactif qui réagit avec le soluté et génère une couleur.) Choisissez le filtre de lumière ou la DEL qui donne les valeurs d'absorbance les plus élevées. Tracer les données pour obtenir un graphique de l'absorbance en fonction de la concentration. Ensuite, utilisez l'instrument pour trouver l'absorbance de la solution d'essai et utilisez le graphique pour trouver la concentration du soluté dans la solution d'essai. Les colorimètres numériques modernes peuvent montrer directement la concentration du soluté, éliminant ainsi la nécessité de la plupart des étapes ci-dessus.

Utilisations des colorimètres

En plus d'être utiles à la recherche fondamentale dans les laboratoires de chimie, les colorimètres Applications pratiques. Par exemple, ils sont utilisés pour tester la qualité de l'eau, en criblant des produits chimiques tels que le chlore, le fluorure, le cyanure, l'oxygène dissous, le fer, le molybdène, le zinc et l'hydrazine. Ils sont également utilisés pour déterminer les concentrations de nutriments végétaux (tels que le phosphore, les nitrates et l'ammoniac) dans le sol ou l'hémoglobine dans le sang et pour identifier les médicaments de qualité inférieure et contrefaits. En outre, ils sont utilisés par l'industrie alimentaire et par les fabricants de peintures et de textiles. Dans ces disciplines, un colorimètre vérifie la qualité et la consistance des couleurs dans les peintures et les tissus, pour s'assurer que chaque lot a la même apparence.