Um colorímetro é qualquer instrumento usado por um químico para determinar ou especificar cores. Um tipo de colorímetro pode encontrar a concentração de uma substância na 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. Esse tipo de colorímetro possui 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 utilizados 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 "absorvância", definida matematicamente abaixo. Assim, se você pode determinar a absorvância de uma solução de uma substância de concentração desconhecida e compará-la com a absorvância de soluções de concentrações conhecidas, poderá encontrar a concentração da substância na solução sendo testada.
Equações Matemáticas
A razão entre a intensidade da luz transmitida (I) e a intensidade da luz incidente (Io) é denominada transmitância (T). Em termos matemáticos, T \u003d I ÷ Io.
A absorvância (A) da solução (em um determinado comprimento de onda) é definida como igual ao logaritmo (base 10) de 1 ÷ T. Ou seja, A \u003d log (1 ÷ T).
A absorvância da solução é diretamente proporcional à concentração (c) do material absorvente na solução. Ou seja, A \u003d kc, onde "k" é uma constante de proporcionalidade.
A primeira expressão, T \u003d I ÷ I0, indica quanta luz passa através de uma solução, em que 1 significa transmissão máxima de luz. A próxima equação, A \u003d log (1 ÷ T) indica a absorção da luz, tomando o inverso da figura de transmissão e, em seguida, registrando o log comum do resultado. Portanto, uma absorvância (A) igual a zero significa que toda a luz passa, 1 significa 90% da luz é absorvida e 2 significa 99% é absorvida. A terceira expressão, A \u003d kc, indica a concentração (c) de uma solução, dado o número de absorvância (A). Para os químicos, isso é extremamente importante: o colorímetro pode medir a concentração de uma solução desconhecida pela quantidade de luz que brilha através dela.
Partes de um colorímetro
Um colorímetro possui três partes principais: uma luz fonte, uma cubeta que contém a solução da amostra e uma fotocélula que detecta a luz transmitida pela solução. Para produzir luz colorida, o instrumento pode estar equipado com filtros coloridos ou LEDs específicos. A luz transmitida pela solução na cubeta 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 e de bancada, úteis para testes de laboratório.
Usando o instrumento
Com um colorímetro convencional, você precisará calibrar 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 forneça os mais altos valores de absorbância. Traçar os dados para obter um gráfico de absorvância versus concentração. Em seguida, use o instrumento para encontrar a absorvância 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 dos colorímetros
Além de serem valiosos para pesquisas básicas em laboratórios de química, os colorímetros têm muitas aplicações práticas. Por exemplo, eles são usados para testar a qualidade da água, examinando produtos químicos como cloro, fluoreto, cianeto, oxigênio dissolvido, ferro, molibdênio, zinco e hidrazina. Eles também são usados para determinar as concentrações de nutrientes das plantas (como fósforo, nitrato e amônia) no solo ou hemoglobina no sangue e para identificar medicamentos abaixo do padrão e falsificados. Além disso, são utilizados pela indústria de alimentos e pelos fabricantes de tintas e tecidos. 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.
