En färgmätare är ett instrument som en kemist använder för att bestämma eller ange färger. En typ av färgmätare kan hitta koncentrationen av ett ämne i lösning, baserat på lösningens intensitet. Om du testar en färglös lösning, lägger du till ett reagens som reagerar med ämnet, vilket ger en färg. Denna typ av färgmätare har ett brett spektrum av tillämpningar, inklusive laboratorieforskning, miljöanalys av vattenkvalitet, analys av markkomponenter, övervakning av hemoglobininnehåll i blod och analys av kemikalier som används i olika industriella miljöer.

Allmänna principer

När ljus av en viss färg (eller våglängdsintervall) styrs genom en kemisk lösning absorberas något ljus av lösningen och en del av den överförs. Enligt öllagstiftningen är koncentrationen av det absorberande materialet proportionellt mot en kvantitet som kallas "absorbans", definierad matematiskt nedan. Om du sålunda kan bestämma absorbansen hos en lösning av ett ämne med okänd koncentration och jämföra det med absorbansen av lösningar med kända koncentrationer, kan du hitta koncentrationen av ämnet i lösningen som testas.

Matematisk Ekvationer

Förhållandet mellan intensiteten hos överfört ljus (I) till intensiteten av infallande ljus (Io) kallas transmittans (T). I matematiska termer, T = I ÷ Io.

Lösningens absorbans (A) (vid en given våglängd) definieras som lika med logaritmen (bas 10) på 1 ÷ T. Det vill säga A = logg (1 ÷ T).

Lösningens absorbans är direkt proportionell mot koncentrationen (c) av det absorberande materialet i lösning. Det vill säga A = kc, där "k" är en proportionalitetskonstant.

Det första uttrycket, T = I ÷ I0, indikerar hur mycket ljus som passerar genom en lösning, där 1 betyder maximal ljusöverföring. Nästa ekvation, A = logg (1 ÷ T) indikerar ljusabsorptionen genom att ta den inverse av överföringsfiguren och sedan ta den vanliga loggen av resultatet. Så en absorbans (A) av noll betyder att allt ljus passerar, 1 betyder att 90% av ljuset absorberas och 2 betyder att 99% absorberas. Det tredje uttrycket, A = kc, berättar koncentrationen (c) av en lösning givet absorbansnumret (A). För kemister är detta avgörande: färgmätaren kan mäta koncentrationen av en okänd lösning med den mängd ljus som lyser genom den.

Delar av en Colorimeter

En färgmätare har tre huvuddelar : en ljuskälla, en kyvett som håller provlösningen och en fotocell som detekterar ljuset som överförs genom lösningen. För att producera färgat ljus kan instrumentet vara utrustat med antingen färgade filter eller specifika lysdioder. Det ljus som överföres av lösningen i kyvetten detekteras av en fotocell, som alstrar en digital eller analog signal som kan mätas. Vissa färgmätare är portabla och användbara för provningar på plats, medan andra är större, bänkstartinstrument som är användbara för laboratorietestning.

Använda instrumentet

Med en vanlig färgmätare behöver du kalibrera instrumentet (med användning av lösningsmedlet ensam) och använd det för att bestämma absorbansvärdena för flera standardlösningar innehållande ett lösningsmedel vid kända koncentrationer. (Om lösningen ger en färglös lösning, tillsätt ett reagens som reagerar med lösningen och genererar en färg.) Välj ljusfilter eller LED som ger högsta absorbansvärden. Rita upp data för att få en graf över absorbans kontra koncentration. Använd sedan instrumentet för att hitta absorbans av testlösningen och använd grafen för att hitta koncentrationen av lösningsmedlet i testlösningen. Moderna digitala färgmätare kan direkt visa koncentrationen av lösningsmedlet, vilket eliminerar behovet av de flesta av ovanstående steg.

Användning av färgmätare

Förutom att vara värdefull för grundforskning i kemilaboratorier har färgmätare många praktiska tillämpningar. De används till exempel för att testa för vattenkvalitet genom screening för kemikalier som klor, fluor, cyanid, löst syre, järn, molybden, zink och hydrazin. De används också för att bestämma koncentrationerna av växtnäringsämnen (såsom fosfor, nitrat och ammoniak) i jorden eller hemoglobin i blodet och för att identifiera substandard och förfalskade droger. Dessutom används de av livsmedelsindustrin och av tillverkare av färger och textilier. I dessa discipliner kontrollerar en färgmätare kvaliteten och konsistensen av färger i färger och tyger, för att säkerställa att varje parti kommer att se ut på samma sätt.