Un colorímetro es cualquier instrumento que usa un químico para determinar o especificar colores. Un tipo de colorímetro puede encontrar la concentración de una sustancia en solución, en función de la intensidad del color de la solución. Si está probando una solución incolora, agrega un reactivo que reacciona con la sustancia y produce un color. Este tipo de colorímetro tiene una amplia gama de aplicaciones, que incluyen investigación de laboratorio, análisis ambiental de la calidad del agua, análisis de componentes del suelo, control del contenido de hemoglobina en sangre y análisis de productos químicos utilizados en diversos entornos industriales.

Principios generales

Cuando la luz de un determinado color (o rango de longitud de onda) se dirige a través de una solución química, la solución absorbe algo de luz y parte de ella se transmite. De acuerdo con la Ley de Beer, la concentración del material absorbente es proporcional a una cantidad conocida como "absorbancia", definida matemáticamente a continuación. Por lo tanto, si puede determinar la absorbancia de una solución de una sustancia de concentración desconocida y compararla con la absorbancia de soluciones de concentraciones conocidas, puede encontrar la concentración de la sustancia en la solución que se está probando.

Matemática Ecuaciones

La relación entre la intensidad de la luz transmitida (I) y la intensidad de la luz incidente (Io) se denomina transmitancia (T). En términos matemáticos, T = I ÷ Io.

La absorbancia (A) de la solución (en una longitud de onda dada) se define como igual al logaritmo (base 10) de 1 ÷ T. Es decir, A = log (1 ÷ T).

La absorbancia de la solución es directamente proporcional a la concentración (c) del material absorbente en la solución. Es decir, A = kc, donde "k" es una constante de proporcionalidad.

La primera expresión, T = I ÷ I0, indica la cantidad de luz que pasa a través de una solución, donde 1 significa la máxima transmisión de luz. La siguiente ecuación, A = log (1 ÷ T) indica la absorción de luz tomando la inversa de la figura de transmisión, y luego toma el registro común del resultado. Entonces una absorbancia (A) de cero significa que toda la luz pasa, 1 significa que el 90% de la luz es absorbida, y 2 significa que el 99% es absorbido. La tercera expresión, A = kc, te dice la concentración (c) de una solución dado el número de absorbancia (A). Para los químicos, esto es de crucial importancia: el colorímetro puede medir la concentración de una solución desconocida por la cantidad de luz que brilla a través de él.

Partes de un colorímetro

Un colorímetro tiene tres partes principales : una fuente de luz, una cubeta que contiene la solución de muestra y una fotocélula que detecta la luz transmitida a través de la solución. Para producir luz de color, el instrumento puede estar equipado con filtros de colores o LED específicos. La luz transmitida por la solución en la cubeta es detectada por una fotocélula, produciendo una señal digital o analógica que se puede medir. Algunos colorímetros son portátiles y útiles para las pruebas en el lugar, mientras que otros son instrumentos más grandes, de mesa, útiles para las pruebas de laboratorio.

Uso del instrumento

Con un colorímetro convencional, necesitará calibre el instrumento (usando el solvente solo) y úselo para determinar los valores de absorbancia de varias soluciones estándar que contienen un soluto en concentraciones conocidas. (Si el soluto produce una solución incolora, agregue un reactivo que reaccione con el soluto y genere un color.) Elija el filtro de luz o LED que proporcione los valores de absorbancia más altos. Trace los datos para obtener un gráfico de absorbancia versus concentración. Luego, use el instrumento para encontrar la absorbancia de la solución de prueba y use la gráfica para encontrar la concentración del soluto en la solución de prueba. Los colorímetros digitales modernos pueden mostrar directamente la concentración del soluto, eliminando la necesidad de la mayoría de los pasos anteriores.

Usos de colorímetros

Además de ser valiosos para la investigación básica en laboratorios de química, los colorímetros tienen muchos aplicaciones prácticas. Por ejemplo, se utilizan para evaluar la calidad del agua, mediante la detección de sustancias químicas como cloro, flúor, cianuro, oxígeno disuelto, hierro, molibdeno, zinc e hidrazina. También se usan para determinar las concentraciones de nutrientes de las plantas (como fósforo, nitrato y amoníaco) en el suelo o la hemoglobina en la sangre e identificar medicamentos falsificados y de calidad inferior. Además, son utilizados por la industria alimentaria y por fabricantes de pinturas y textiles. En estas disciplinas, un colorímetro comprueba la calidad y consistencia de los colores en pinturas y tejidos, para garantizar que cada lote tenga el mismo aspecto.