Od svjetla do podataka: tehnologija kolorimetrije i spektrofotometrije

Što je znanost o bojama:
znanost o bojama je jednostavno mjerenje boje. znanost o bojama je određivanje koncentracije tvari mjerenjem relativne apsorpcije svjetla u odnosu na poznatu koncentraciju tvari. U vizualnoj kolorimetriji prirodna ili umjetna bijela svjetlost obično se koristi kao izvor svjetlosti, a mjerenja se obično izvode pomoću jednostavnog instrumenta koji se zove kolorimetar ili komparator boja. Kada se fotoćelije koriste umjesto očiju, instrument se naziva fotoelektrični kolorimetar.

Kolorimetrijska analiza temelji se na principu da mnoge tvari reagiraju jedna s drugom i tvore boju koja označava koncentraciju tvari koja se mjeri. Kada se tvar izloži snopu intenziteta (I 0 ), molekule tvari apsorbiraju dio zračenja i emitira se zračenje intenziteta (I). Ova razlika u intenzitetu koristi se u kolorimetrijskim analizama.

Količina apsorbiranog zračenja određena je Beer-Lambertovim zakonom:
A = Ɛ•l•C
A je apsorbancija
Ɛ je koeficijent molarne ekstinkcije [L/(mol cm)]
l je duljina puta (cm)
C je koncentracija (mol/litra)

Što je spektrofotometrija:
spektrofotometrija je metoda za kvalitativnu i kvantitativnu analizu tvari mjerenjem apsorbancije tvari na određenoj valnoj duljini ili unutar određenog područja valnih duljina.

Osnovni principi spektrofotometrije:
Materija je u interakciji sa svjetlom i ima karakteristiku selektivne apsorpcije. Boja obojene tvari nastaje interakcijom tvari sa svjetlom. To jest, boja koju predstavlja obojena otopina je posljedica selektivne apsorpcije svjetlosti od strane tvari u otopini.

Budući da različite tvari imaju različite molekularne strukture, imaju različite sposobnosti apsorpcije za različite valne duljine svjetlosti. Stoga strukturne skupine s karakterističnim strukturama imaju maksimalnu stvarnu valnu duljinu za karakteristike selektivne apsorpcije, tvoreći maksimalni vrh apsorpcije i stvarajući jedinstveni apsorpcijski spektar.

Čak i ista tvar različito upija svjetlost zbog različitog sadržaja. Metoda korištenja jedinstvenog apsorpcijskog spektra tvari za utvrđivanje postojanja tvari (kvalitativna analiza) ili korištenje stupnja apsorpcije određene valne duljine svjetlosti tvari za mjerenje sadržaja tvari (kvantitativna analiza) je zove spektrofotometrija.

Lambert-Beerov zakon osnovno je načelo na kojem se temelji kvantitativna analiza spektrofotometrije. Kada snop monokromatske svjetlosti (jednobojne svjetlosti) prolazi kroz jednoličnu otopinu, dio se apsorbira, a dio propušta. Neka je intenzitet upadne svjetlosti I0, a intenzitet propuštene svjetlosti I, tada je I/I0 propusnost, predstavljena s T. Postotna propusnost T% = (I/I0)x100%

Istraživanja su pokazala da stupanj apsorpcije svjetlosti u otopini, odnosno apsorbancija (A) (također poznata kao ekstinkcija E ili optička gustoća D) i propusnost (T) imaju negativan logaritamski odnos, odnosno: A = – lgT

Lambertov zakon: Stupanj apsorpcije svjetlosti (A) obojene otopine proporcionalan je debljini (putu svjetlosti) b njenog tekućeg sloja. Kada je koncentracija otopine konstantna, što je veća debljina tekućeg sloja otopine, veća je A vrijednost stupnja apsorpcije svjetlosti, a manja je propusnost svjetlosti.
Odnosno: A = ab

Beerov zakon: Stupanj apsorpcije svjetlosti (A) obojene otopine proporcionalan je njenoj koncentraciji (broju čestica koje apsorbiraju svjetlost) C. To jest, kada je debljina tekućeg sloja otopine konstantna, veća je koncentracija otopine, to je veći stupanj apsorpcije svjetlosti, a manja propusnost.
Odnosno: A = ac
Kombinacija gornje dvije formule može se izraziti u sljedećoj formuli: A = -lgT=abc
Odnosno, A = abc.

Gornja formula je Lambert-Beerov zakon, što znači: kada snop monokromatske svjetlosti prolazi kroz jednoliku otopinu, apsorbancija otopine prema monokromatskoj svjetlosti proporcionalna je umnošku koncentracije otopine i debljine sloja tekućine. [2-3]

U A =abc, koeficijent apsorpcije a predstavlja osjetljivost tvari koja apsorbira svjetlost. Što je veća vrijednost a, to je veća osjetljivost. Ako je jedinica koncentracije koncentracija tvari (jedinica: mol/L), apsorpcija a može se napisati kao ε, a ε se naziva molarna apsorpcija.

Iz gornje formule se može vidjeti da kada su debljina b sloja otopine i koeficijent apsorpcije a fiksni, apsorbancija A je linearno povezana s koncentracijom otopine. U kvantitativnoj analizi najprije je potrebno izmjeriti apsorpciju različitih valnih duljina svjetlosti od otopine (apsorpcijski spektar), iz čega se određuje maksimalna valna duljina apsorpcije, a zatim se svjetlost te valne duljine koristi kao izvor svjetlosti (monokromatsko svjetlo ) za mjerenje apsorbancije A, što je Lang Burbeerov zakon prvi uvjet za kvantitativnu analizu.

Stalni spektrofotometar (propusnost) DSCD-910 ima dobre performanse i posebno je dizajniran za ispitivanje propusnosti, apsorbancije, vrijednosti kromatike i drugih parametara prozirnog materijala.

Oznake:DSCD-910