Colorímetre

Colorímetre

[[Imatge:]] El colorímetr és un aparell basat en la llei d'absorció de la llum habitualment coneguda com de "Lambert-Beer".

En realitat, aquets noms provenen de dos autors que mai van arribar a col·laborar junts, ja que els separen un segle. Johann Heinrich Lambert (1728-1777) va realitzar les seves principals contribucions en el camp de la matemàtica i la física i va publicar en 1760 un llibre titulat Photometria, en el qual assenyalava la variació de la intensitat lluminosa en travessar un llamp de llum un nombre "m" de capes de cristall que podia considerar-se com una relació exponencial, amb un valor característic ("n") per a cada cristall. En 1852, August Beer (1825-1863) va assenyalar que aquesta llei era aplicable a solucions amb diversa concentració i va definir el coeficient d'absorció, amb el que va asseure les bases de la fórmula que segueix sent utilitzada actualment:

ln(I/Io) = -kcd on

k= coeficient d'absorció molecular, característic de la substància absorbent per a la llum d'una determinada freqüència. c= concentració molecular de la dissolució d= espessor de la capa absorbent o distància recorreguda pel llamp lluminós

Esquema del funcionament del colorímetro

El colorímetre fa la comparança de dues dissolucions, una de les quals, perquè pugui ser emprat amb fins analítiques, ha de ser de concentració coneguda. Com pot observar-se en la figura, la llum reflectida mitjançant el mirall inferior travessa els recipients en els cuales es troben la mostra patró i la mostra estudiada. Els tubs de vidre (TC) permeten regular la distància recorreguda pel feix lluminós en la dissolució. Finalment, un prisma recull aquests llamps lluminosos i els dirigeix a l'ocular, en el qual es poden observar dos semicirculos procedents cadascun de cada mostra i, d'aquesta manera, es pot comparar les intensitats de sortida Si es varia la posició dels tubs TC, que regulen el valor de la distància recorreguda pel llamp, es poden obtenir en l'ocular dos semicirculs d'igual intensitat i calcular el valor de la concentració de la dissolució analitzada, mitjançant el següent procediment:

I1 = Io * i-(k1c1d1) %[1]

I2 = Io * i-(k2c2d2) %[2]

Els valors d1 i d2 representen la longitud de les columnes de líquid que poden regular-se a voluntat, de manera que pot aconseguir-se que la intensitat final de la llum (I1) que travessa la dissolució 1 sigui igual a la intensitat final de la llum (I2) que travessa la dissolució 2:

I1=I2

Igualant les equacions %[1] i %[2] resulta: Io* i-(k1c1d1) = Io* i-(k2c2d2)

i simplificant l'expressió queda: k1c1d1 = k2c2d2

Si les substàncies sotmeses a anàlisis són les mateixes, llavors els coeficient d'absorció molecular han de ser iguals , el que permet simplificar l'equació anterior i obtenir un mètode per a calcular la concentració d'una dissolució, si es coneix el valor de l'altra:

c1 = c2 * d2/d1.

Aquest tipus d'instruments van ser reemplaçats a partir dels anys quaranta d'aquest segle pels espectrofotòmetres, que van renovar la popularitat d'aquesta tècnica. Aquests instruments empraven diversos mètodes per a l'obtenció de llum monocromática o, almenys, d'un interval reduït de longituds d'ona, i la mesura de l'absorció es realitzava mitjançant cèl·lules fotoelèctriques, les quals havien començat a ser emprades amb tal fi, des de principis de segle, per autors com Otto Berg i August H. Pfund. En la col·lecció figura un dels primers models de colorímetro d'aquestes característiques, dissenyat per B. Lange, i procedent també de les Facultats de Ciències. Consta de dos recipients que serveixen per a introduir els prismes de quars amb la dissolució analitzada i una dissolució de concentració coneguda. Una cèl·lula fotoelèctrica permet mesurar la intensitat lluminosa que travessa l'una i l'altra mostra, de manera que , si la concentració d'una dissolució és coneguda pot calcular-se l'altra, mitjançant un procediment semblant al descrit en els paràgrafs anteriors. En aquest cas, les magnituds que romanen constants són les distàncies recorregudes pels llamps lluminosos i la magnitud calculada és la relació entre les intensitats de sortida.

Mireu també

• Metamerisme (color)
• Espectrophotometria
• Distribucions de potència espectrals
• Reflectància espectral