Фотоколориметры

Фотоколориметр это специальный прибор для измерения количества поглощенного света в растворе (жидкости, воде, реактиве), которое пропорционально концентрации растворенного вещества.

Фотоколориметр – общие принципы

Эти устройства призваны заменить (в тех случаях, когда это возможно с точки зрения достижения заданной погрешности) сложные, дорогие и длительные методы лабораторных исследований.
Если точно следовать процедурам, прописанным в инструкции пользователя, то пользоваться фотоколориметром сможет даже лицо без химического образования, например персонал, обслуживающий аквапарки.

Где еще могут использоваться фотоколориметры ?

1. Анализ сточных вод. Выбросы промышленных объектов, особенно химических металлургических, стоки городской канализации – все это содержит целую россыпь химический элементов, зачастую опасных для здоровья. Фотоколориметр, откалиброванный на заданную длину волны, которая поглощается исследуемым веществом, точно покажет его содержание на цифровом дисплее или аналоговой, стрелочной шкале.
2. Бассейны. Чтобы с одной стороны плавать для людей было безопасно, а с другой – обеспечить обеззараживание воды и уничтожить болезнетворные бактерии, необходимо добавлять специальные вещества. Поэтому фотоколориметры популярны для экспресс анализа воды в бассейнах.
3. Озера и реки. Чтобы не погибали водные обитатели: рыбы, насекомые, растения, микроорганизмы и обеспечивался природный баланс, для биологического анализа следует воспользоваться фотоколориметрией, чтобы убедиться, что вода не содержит чрезмерное количество опасных компонентов, выяснить причины и принять меры по уменьшению выбросов.
4. Контроль содержания гемоглобина в крови. Приборы активно используются не только в медицинской практике, но и например в фармации для выявления поддельных, некачественных лекарств или с истекшим сроком годности.
5. Сельское хозяйство и агрономия. Возможно определить концентрацию питательных веществ для растений (таких как фосфор, нитраты и аммиак) и в свою очередь иметь четкую картину - достаточное ли количество удобрений внесено в почву.

Как работает фотоколориметр ?

Когда световой луч определенного диапазона длин волн проходит через химический раствор, часть его поглощается раствором (переходя в тепло), а часть проходит дальше.

Принцип действия Фотоколориметров основан на Законе Бера, который устанавливает математическую зависимость между силой монохроматического пучка света, которая ослабляется, проходя через раствор, который выступает в качестве абсорбирующего материала.

Чем выше оптическая плотность, в свою очередь определяемая количеством растворенного вещества, тем сильнее происходит поглощение.

Но чтобы фотоколориметр “знал” какому значению концентрации отвечает сила света, его необходимо отградуировать по эталонному раствору с заранее известными показателями оптической плотности. То есть составляется таблица калибровок или калибровочная прямая (если зависимость линейная) или кривая (если нелинейная).

Расчет параметров графика производится методом наименьших квадратов. Гипотеза линейности проверяется методом дисперсионного анализа: сравнением дисперсии, обусловленной рассеянием средних значений относительно линии регрессии.

Соответственно алгоритм работы заключается в сравнении тестируемого раствора с эталонным. Последний также называется стандартный образец.

Исходя из названия, с помощью фотоколориметра исследуются растворы, имеющие цвет. Но даже для бесцветных жидкостей можно провести анализ. Для этого нужно предварительно добавить специальный реагент.

Открываются широкие возможности для химиков, в лабораторной практике, измерять концентрацию неизвестного раствора по количеству света, проходящего через него.

Базовые элементы колориметра :

• кюветы, куда заливают образец;
• источник света, в качестве которого выступает линейка полупроводниковых светододов, излучающих свет, проходящий через исследуемый раствор на строго заданной длине волны (могут быть встроены цветные фильтры). Иногда в некоторых фотоколориметрах применяется галогеновая осветительная лампа;
• приемные фотодиоды, преобразующие световой поток в аналоговый электрический сигнал. Рассмотренные выше компоненты составляют оптический блок;
• микропроцессор, сравнивающий два потока света согласно встроенной таблицы калибровок (от эталонного и измеряемого образцов);
• Блок отображения и управления.