Un colorimètre est tout instrument utilisé par un chimiste pour déterminer ou spécifier des couleurs. Un type de colorimètre peut trouver la concentration d'une substance en solution, en fonction de 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 de la teneur en hémoglobine dans le sang et l'analyse des produits chimiques utilisés dans divers contextes industriels.
Principes généraux

Lorsque la lumière d'une couleur (ou d'une gamme de longueurs d'onde) particulière est dirigée à travers une solution chimique, une partie de la 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 à l'absorbance de solutions de concentrations connues, vous pouvez trouver la concentration de la substance dans la solution testée.
Équations mathématiques

Le rapport de l'intensité de la lumière transmise (I) à l'intensité de la lumière incidente (Io) est appelé transmittance (T). En termes mathématiques, T \u003d 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 \u003d log (1 ÷ T).

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

La première expression, T \u003d I ÷ I0, indique la quantité de lumière qui passe à travers une solution, où 1 signifie une transmission lumineuse maximale. L'équation suivante, A \u003d 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. Ainsi, 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 absorbée. La troisième expression, A \u003d kc, vous indique la concentration (c) d'une solution étant donné le nombre d'absorbance (A). Pour les chimistes, cela 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 a trois parties principales: une lumière source, une cuvette qui contient la solution d'échantillon et une cellule photoélectrique 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 cellule photoélectrique, produisant un signal numérique ou analogique qui peut être mesuré. Certains colorimètres sont portables et utiles pour les tests sur site, tandis que d'autres sont de plus grands instruments de paillasse utiles pour les tests en laboratoire.
Utilisation de 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 standard 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 LED qui donne les valeurs d'absorbance les plus élevées. Tracez les données pour obtenir un graphique de l'absorbance en fonction de la concentration. Utilisez ensuite 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 la nécessité de la plupart des étapes ci-dessus.
Utilisations des colorimètres

En plus d'être utiles pour la recherche fondamentale dans les laboratoires de chimie, les colorimètres ont de nombreuses applications pratiques. Par exemple, ils sont utilisés pour tester la qualité de l'eau, en recherchant 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, le nitrate et l'ammoniac) dans le sol ou l'hémoglobine dans le sang et pour identifier les médicaments de qualité inférieure et contrefaits. De plus, ils sont utilisés par l'industrie alimentaire et par les fabricants de peintures et textiles. Dans ces disciplines, un colorimètre vérifie la qualité et la cohérence des couleurs dans les peintures et les tissus, pour garantir que chaque lot se présente de la même façon.