Фотоколориметри

Фотоколориметр це спеціальний прилад для вимірювання кількості поглиненого світла в розчині (рідини, воді, реактиві), який пропорційний концентрації розчиненої речовини.

Фотоколориметр – загальні принципи

Ці пристрої покликані замінити (у тих випадках, коли це можливо з точки зору досягнення заданої похибки) складні, дорогі та тривалі методи лабораторних досліджень.
Якщо точно виконувати процедури, прописані в інструкції користувача, то користуватися фотоколориметром зможе навіть особа без хімічної освіти, наприклад персонал, що обслуговує аквапарки.

Де ще можуть використовуватися ?

1. Аналіз стічних вод. Викиди промислових об'єктів, особливо хімічних металургійних, стоки міської каналізації - все це містить цілий розсип хімічних елементів, часто небезпечних для здоров'я. Фотоколориметр, відкалібрований на задану довжину хвилі, яка поглинається досліджуваною речовиною, точно покаже його вміст на цифровому дисплеї або аналоговій стрілочній шкалі.
2. Басейни. Щоб з одного боку плавати для людей було безпечно, а з іншого – забезпечити знезараження води та знищити хвороботворні бактерії, необхідно додавати спеціальні речовини. Тому фотоколориметри популярні для експрес-аналізу води в басейнах.
3. Озера та річки. Щоб не гинули водні жителі: риби, комахи, рослини, мікроорганізми та забезпечувався природний баланс, для біологічного аналізу слід скористатися фотоколориметрією, щоб переконатися, що вода не містить надмірної кількості небезпечних компонентів , з'ясувати причини та вжити заходів щодо зменшення викидів.
4. Контроль вмісту гемоглобіну в крові. Прилади активно використовуються не тільки в медичній практиці, але й, наприклад, у фармації для виявлення підроблених, неякісних ліків або з терміном придатності, що минув.
5. Сільське господарство та агрономія. Можливо визначити концентрацію поживних речовин для рослин (таких як фосфор, нітрати та аміак) та у свою чергу мати чітку картину - чи достатня кількість добрив внесена у ґрунт.

Як працює фотоколориметр ?

Коли світловий промінь певного діапазону довжин хвиль проходить через хімічний розчин, його частина поглинається розчином (переходячи в тепло), а частина проходить далі.

Принцип дії фотоколориметрів заснований на Законі Бера, який встановлює математичну залежність між силою монохроматичного пучка світла, яка послаблюється, проходячи через розчин, який виступає як абсорбуючий матеріал.

Що оптична щільність, своєю чергою визначається кількістю розчиненої речовини, то сильніше відбувається поглинання.

Але щоб фотоколориметр "знав", якому значення концентрації відповідає сила світла, його необхідно відградуювати по еталонному розчину з заздалегідь відомими показниками оптичної щільності. Тобто складається таблиця калібрувань або калібрувальна пряма (якщо лінійна залежність) або крива (якщо нелінійна).

Розрахунок параметрів графіка проводиться шляхом найменших квадратів. Гіпотеза лінійності перевіряється методом дисперсійного аналізу: порівнянням дисперсії, обумовленої розсіюванням середніх значень щодо лінії регресії.

Відповідно алгоритм роботи полягає в порівнянні тестованого розчину з еталонним. Останній також називається стандартний зразок.

З назви, з допомогою фотоколориметра досліджуються розчини, мають колір. Але навіть безбарвних рідин можна провести аналіз. Для цього потрібно попередньо додати спеціальний реагент.

Відкриваються широкі можливості для хіміків у лабораторній практиці, вимірювати концентрацію невідомого розчину за кількістю світла, що проходить через нього.

Базові елементи колориметру:

• кювети, куди заливають зразок;
• джерело світла, в якості якого виступає лінійка напівпровідникових світлододів, що випромінюють світло, що проходить через досліджуваний розчин на заданій довжині хвилі (можуть бути вбудовані кольорові фільтри). Іноді в деяких фотоколориметрах застосовується галогенова освітлювальна лампа;
• приймальні фотодіоди, що перетворюють світловий потік на аналоговий електричний сигнал. Розглянуті вище компоненти становлять оптичний блок;
• мікропроцесор, який порівнює два потоки світла відповідно до вбудованої таблиці калібрувань (від еталонного та вимірюваного зразків);
• Блок відображення та управління.