Od światła do danych: technologia kolorymetrii i spektrofotometrii

Co to jest kolorymetria:
Kolorymetria to po prostu pomiar koloru. Kolorymetria to określenie stężenia substancji poprzez pomiar względnej absorpcji światła w stosunku do znanego stężenia substancji. W kolorymetrii wizualnej jako źródło światła zwykle wykorzystuje się naturalne lub sztuczne światło białe, a pomiarów dokonuje się zwykle za pomocą prostego instrumentu zwanego kolorymetrem lub komparatorem kolorów. Kiedy zamiast oczu stosuje się fotokomórki, przyrząd ten nazywany jest kolorymetrem fotoelektrycznym.

Analiza kolorymetryczna opiera się na zasadzie, że wiele substancji reaguje ze sobą i tworzy barwę, która wskazuje stężenie mierzonej substancji. Kiedy substancja jest wystawiona na działanie wiązki o natężeniu (I 0 ), część promieniowania jest pochłaniana przez cząsteczki substancji i emitowane jest promieniowanie o natężeniu (I). Tę różnicę w intensywności wykorzystuje się w testach kolorymetrycznych.

Ilość pochłoniętego promieniowania określa prawo Beera-Lamberta:
A = Ɛ·l·C
A to absorbancja
Ɛ jest molowym współczynnikiem ekstynkcji [L/(mol cm)]
l to długość ścieżki (cm)
C to stężenie (mol/litr)

Co to jest spektrofotometria:
Spektrofotometria to metoda jakościowej i ilościowej analizy substancji poprzez pomiar absorbancji substancji przy określonej długości fali lub w określonym zakresie długości fal.

Podstawowe zasady spektrofotometrii:
Materia oddziałuje ze światłem i ma cechę selektywnej absorpcji. Kolor substancji barwnej powstaje w wyniku interakcji substancji ze światłem. Oznacza to, że kolor zabarwionego roztworu wynika z selektywnej absorpcji światła przez substancje zawarte w roztworze.

Ponieważ różne substancje mają różną strukturę molekularną, mają one różną zdolność absorpcji dla różnych długości fal światła. Dlatego grupy strukturalne o charakterystycznych strukturach mają maksymalną rzeczywistą długość fali dla selektywnej charakterystyki absorpcji, tworząc maksymalny pik absorpcji i tworząc unikalne widmo absorpcji.

Nawet ta sama substancja inaczej absorbuje światło ze względu na różną zawartość. Metodą wykorzystania unikalnego widma absorpcji substancji do stwierdzenia istnienia substancji (analiza jakościowa) lub wykorzystania stopnia absorpcji określonej długości fali światła przez substancję do pomiaru zawartości substancji (analiza ilościowa) jest zwany spetrofotometria.

Prawo Lamberta-Beera jest podstawową zasadą, na której opiera się ilościowa analiza spektrofotometrii. Kiedy wiązka światła monochromatycznego (światła jednej barwy) przechodzi przez roztwór jednorodny, część jest pochłaniana, a część przepuszczana. Niech natężenie padającego światła będzie wynosić I0, a natężenie światła przechodzącego będzie I, wtedy I/I0 będzie transmitancją wyrażoną przez T. Procentowa transmitancja T% = (I/I0)x100%

Badania wykazały, że stopień absorpcji światła przez roztwór, czyli absorbancja (A) (znana również jako ekstynkcja E lub gęstość optyczna D) i przepuszczalność (T) ma ujemną zależność logarytmiczną, czyli: A = – lgT

Prawo Lamberta: Stopień absorpcji światła (A) przez kolorowy roztwór jest proporcjonalny do grubości (ścieżki światła) b jego warstwy cieczy. Gdy stężenie roztworu jest stałe, im większa jest grubość warstwy cieczy roztworu, tym większa jest wartość A stopnia absorpcji światła i tym mniejsza jest przepuszczalność światła.
To znaczy: A = ab

Prawo Beera: Stopień absorpcji światła (A) przez kolorowy roztwór jest proporcjonalny do jego stężenia (liczby cząstek pochłaniających światło) C. Oznacza to, że gdy grubość warstwy cieczy w roztworze jest stała, tym większe jest stężenie roztworu, tym większy stopień absorpcji światła i mniejsza przepuszczalność.
To znaczy: A = ac
Połączenie powyższych dwóch wzorów można wyrazić wzorem: A = -lgT=abc
Oznacza to, że A = abc.

Powyższy wzór to prawo Lamberta-Beera, które oznacza, że: gdy wiązka światła monochromatycznego przechodzi przez roztwór jednorodny, absorbancja roztworu dla światła monochromatycznego jest proporcjonalna do iloczynu stężenia roztworu i grubości warstwy cieczy. [2-3]

W A =abc współczynnik absorpcji a reprezentuje czułość substancji pochłaniającej światło. Im większa wartość a, tym wyższa czułość. Jeżeli jednostką stężenia jest stężenie substancji (jednostka: mol/l), absorpcję a można zapisać jako ε, a ε nazywa się absorpcyjnością molową.

Z powyższego wzoru wynika, że ​​gdy grubość b warstwy roztworu i współczynnik absorpcji a są ustalone, absorbancja A jest liniowo zależna od stężenia roztworu. W analizie ilościowej najpierw należy zmierzyć absorpcję światła o różnych długościach fal przez roztwór (widmo absorpcji), z czego wyznacza się długość fali maksymalnej absorpcji, a następnie jako źródło światła wykorzystuje się światło o tej długości fali (światło monochromatyczne ) do pomiaru absorbancji A, co stanowi prawo Langa Burbeera, jest pierwszym warunkiem analizy ilościowej.

Spektrofotometr laboratoryjny (przepuszczalność) DSCD-910 to dobra wydajność i specjalnie zaprojektowana do testowania przepuszczalności, absorbancji, wartości chromatyczności i innych parametrów przezroczystego materiału.

Tagi:DSCD-910