Um colorímetro é qualquer instrumento que um químico usa para determinar ou especificar cores. Um tipo de colorímetro pode encontrar a concentração de uma substância em solução, com base na intensidade da cor da solução. Se você estiver testando uma solução incolor, adicione um reagente que reaja com a substância, produzindo uma cor. Este tipo de colorímetro tem uma ampla gama de aplicações, incluindo pesquisa de laboratório, análise ambiental da qualidade da água, análise de componentes do solo, monitoramento do conteúdo de hemoglobina no sangue e análise de produtos químicos usados ​​em vários ambientes industriais.

Princípios Gerais

Quando a luz de uma determinada cor (ou faixa de comprimento de onda) é direcionada através de uma solução química, alguma luz é absorvida pela solução e parte dela é transmitida. De acordo com a Lei de Beer, a concentração do material absorvente é proporcional a uma quantidade conhecida como "absorbância", definida matematicamente abaixo. Assim, se você puder determinar a absorbância de uma solução de uma concentração desconhecida e compará-la com a absorbância de soluções de concentrações conhecidas, você poderá encontrar a concentração da substância na solução que está sendo testada.

Matemática Equações

A relação entre a intensidade da luz transmitida (I) e a intensidade da luz incidente (Io) é chamada de transmitância (T). Em termos matemáticos, T = I ÷ Io.

A absorbância (A) da solução (a um dado comprimento de onda) é definida como igual ao logaritmo (base 10) de 1 ÷ T. Ou seja, A = log (1 ÷ T).

A absorbância da solução é diretamente proporcional à concentração (c) do material absorvente em solução. Ou seja, A = kc, onde "k" é uma constante de proporcionalidade.

A primeira expressão, T = I ÷ I0, indica quanta luz passa por uma solução, onde 1 significa máxima transmissão de luz. A equação seguinte, A = log (1 ÷ T) indica a absorção de luz tomando o inverso da figura de transmissão, então tomando o registro comum do resultado. Assim, uma absorbância (A) de zero significa que toda a luz passa, 1 significa que 90% da luz é absorvida e 2 significa 99% é absorvida. A terceira expressão, A = kc, indica a concentração (c) de uma solução, dado o número de absorvância (A). Para os químicos, isso é crucialmente importante: o colorímetro pode medir a concentração de uma solução desconhecida pela quantidade de luz que brilha através dele.

Partes de um colorímetro

Um colorímetro tem três partes principais : uma fonte de luz, uma cuvete que contém a solução de amostra e uma fotocélula que detecta a luz transmitida através da solução. Para produzir luz colorida, o instrumento pode ser equipado com filtros coloridos ou LEDs específicos. A luz transmitida pela solução na cuvete é detectada por uma fotocélula, produzindo um sinal digital ou analógico que pode ser medido. Alguns colorímetros são portáteis e úteis para testes no local, enquanto outros são instrumentos maiores, de bancada, úteis para testes de laboratório.

Usando o instrumento

Com um colorímetro convencional, você precisará calibre o instrumento (usando apenas o solvente) e use-o para determinar os valores de absorbância de várias soluções padrão contendo um soluto em concentrações conhecidas. (Se o soluto produzir uma solução incolor, adicione um reagente que reaja com o soluto e gere uma cor.) Escolha o filtro de luz ou LED que fornece os maiores valores de absorbância. Plote os dados para obter um gráfico de absorbância versus concentração. Em seguida, use o instrumento para encontrar a absorbância da solução de teste e use o gráfico para encontrar a concentração do soluto na solução de teste. Os colorímetros digitais modernos podem mostrar diretamente a concentração do soluto, eliminando a necessidade da maioria das etapas acima.

Usos de colorímetros

Além de valiosos para pesquisa básica em laboratórios de química, os colorímetros têm muitos aplicações práticas. Por exemplo, eles são usados ​​para testar a qualidade da água, rastreando produtos químicos como cloro, flúor, cianeto, oxigênio dissolvido, ferro, molibdênio, zinco e hidrazina. Eles também são usados ​​para determinar as concentrações de nutrientes da planta (como fósforo, nitrato e amônia) no solo ou hemoglobina no sangue e para identificar drogas precárias e falsificadas. Além disso, são utilizados pela indústria de alimentos e pelos fabricantes de tintas e têxteis. Nessas disciplinas, um colorímetro verifica a qualidade e a consistência das cores em tintas e tecidos, para garantir que cada lote saia com a mesma aparência.