Открыть сервис
Главная → Блог → Колориметр как прибор измерения цвета

Колориметр как прибор измерения цвета

Колориметр — это оптический прибор, предназначенный для измерения и количественного выражения цвета, а также для определения концентрации окрашенных веществ в растворах по интенсивности их окраски. Относится к классу фотометрических и спектральных устройств. Основой работы служит сопоставление исследуемого образца с эталоном или измерение спектрального распределения света, прошедшего через вещество либо отражённого от поверхности.

Принцип действия

Действие колориметра основано на законах светопоглощения, прежде всего на законе Бугера — Ламберта — Бера. Согласно ему, оптическая плотность раствора прямо пропорциональна концентрации окрашенного вещества и толщине слоя:

D = ε · c · l,

где D — оптическая плотность, ε — молярный коэффициент поглощения, c — концентрация, l — толщина слоя. Измерив поглощение света на определённой длине волны и сравнив результат с эталоном, вычисляют концентрацию. Для визуальных приборов сравнение ведут глазом, для фотоэлектрических — с помощью фотоприёмника.

История

Простейшие визуальные колориметры появились в XIX веке в связи с развитием аналитической химии и потребностью определять малые концентрации веществ. Одним из ранних устройств стал колориметр Дюбоска, использовавший два световых потока и сравнение окрасок. В конце XIX — начале XX века широкое распространение получили колориметры с эталонными шкалами, применявшиеся в металлургии, медицине и водоподготовке.

В СССР в 1930–1950-е годы выпускались фотоколориметры для заводских лабораторий. Развитие фотоэлементов и электроники привело к появлению фотоэлектрических колориметров, а затем — спектрофотометров, обеспечивающих более высокую точность. В России и других странах колориметрические методы закреплены в стандартах химического и клинического анализа.

Классификация

Колориметры делят по нескольким признакам.

По способу измерения

  • Визуальные — результат оценивает оператор путём сравнения окраски образца и эталона.
  • Фотоэлектрические (фотоколориметры) — регистрация осуществляется фотоприёмником (фотоэлемент, фотодиод).

По принципу сравнения

  • Компенсационные — уравнивание яркостей двух потоков.
  • Прямого отсчёта — измерение сигнала фотоприёмника, пропорционального оптической плотности.

По области применения

  • Лабораторные (химический, клинический анализ).
  • Промышленные (контроль технологических процессов).
  • Портативные (полевые и экспресс-измерения).

Устройство

Типовой фотоэлектрический колориметр включает:

В современных моделях применяются монохроматоры, микропроцессорное управление и цифровая индикация. Погрешность измерения обычно составляет от десятых долей до нескольких процентов.

Применение

Колориметрия широко используется в аналитической химии для определения концентраций ионов металлов, органических соединений и примесей. В медицине фотоколориметры применяются в клинических лабораториях для анализа крови и мочи. В промышленности — для контроля качества воды, пищевых продуктов, металлов и сплавов. В экологии — при оценке загрязнения водоёмов.

Сравнение со спектрофотометром

Спектрофотометр позволяет измерять поглощение в узком интервале длин волн с высокой точностью, тогда как колориметр чаще работает с широкополосными светофильтрами. Колориметры проще, дешевле и удобнее для массовых рутинных измерений, спектрофотометры — для исследовательских задач.

Значение

Колориметрические методы остаются одним из основных инструментов количественного анализа благодаря простоте, доступности и достаточной точности. Развитие светодиодной техники и цифровой обработки сигналов расширяет области применения приборов, включая портативные устройства для полевых условий.

Источники: учебники по аналитической химии, справочники по оптическим приборам, технические описания фотоколориметров, стандарты химического анализа.

Похожие материалы