В основі колориметрического методу лежить закон Ламберта - Меєра - Бера (1852), згідно з яким існує пряма пропорційна залежність між концентрацією речовини в забарвленому розчині і ступенем поглинання променів світла даними розчином. Інтенсивність поглинання світла залежить не тільки від кількості і природи розчиненої речовини, а й від товщини шару розчину, довжини хвилі падаючого світла, температури розчину.
Ступінь поглинання світла забарвленим розчином виражається оптичною щільністю (екстінціі), під якою розуміють відношення інтенсивності світла, що падає на розчин, до інтенсивності світла, що пройшло через розчин. Величина оптичної щільності позначається буквою Е або D. Чим більше оптична щільність, тим менше світла пропускає розчин, тобто між оптичною щільністю і светопропусканием існує зворотна пропорційна залежність (Е = lg 1 / r, де r - коефіцієнт світлопропускання). Для визначення щільності або світлопропускання використовують фотоелектроколориметри.
Пристрій колориметра фотоелектроколориметра (ФЕК-2)
Фотоелектроколориметр призначений для визначення концентрації речовини в забарвлених розчинах по їх оптичної щільності або коефіцієнту світлопропускання.
Як джерело світла в КФК-2 використовується лампа розжарювання (1). Світловий потік від лампи розжарювання проходить через діафрагму (2), об'єктив (3), що підсилює світло в 10 разів, і світлофільтр (4).
У КФК-2 є набір світлофільтрів. Використання конкретного колірного світлофільтра дозволяє пропускати через розчин промені певної довжини хвилі, поглинання яких характерно для досліджуваної речовини. Зазвичай ефективна довжина хвилі і колір світлофільтру вказують у використовуваному методі. Наведена нижче таблиця дозволяє орієнтовно вибрати світлофільтр для вимірювання оптичної щільності деяких забарвлених розчинів:
Забарвлення досліджуваного розчину
Колір необхідного світлофільтру
Довжина хвилі світла, що пропускається в нм
Світловий потік, пройшовши через світлофільтр і кювету з розчином (5), падає на приймач світла (6, 7) - фотоелемент Ф-26 (в області спектра 315-540 нм) або фотодіод (в області спектра 590-980 нм). У фотоприймачах світлова енергія перетворюється в електричну, зміна кількості якої відображає мікроамперметр (9). Показання мікроамперметра пропорційні силі світлового потоку, що пройшов через досліджуваний розчин.
До Фотоелектроколориметр КФК-2 додається набір кювет, що відрізняються відстанню між робочими гранями, через які проходить світловий потік. Це відстань (в мм) вказується на одній з робочих граней. У наборі по три кювети з робочою довжиною 5, 10, 20, 30 і 50 мм. На бічній стінці кювети є ризику, до якої наливають розчин. При роботі з летючими розчинниками кювети закривають спеціальними кришками.
1. Мікроамперметр (вимірювальний прилад має дві шкали: нижня (D) - шкала оптичної щільності (від 0 до 1,5), верхня - реєструє коефіцієнт світлопропускання (від 0 до 100%).
2. Кришка кюветного відділення, яку при відкриванні та закриванні тримають за спеціальні ручки (2а).
3. Рукоятка установки потрібного світлофільтру.
4. Рукоятка переміщення кювет, встановлених в кювето- держатель в кюветном відділенні.
5. Рукоятка включення фотоприймачів (чутливість). Можливі три положення цієї рукоятки: 1, 2, 3 (чутливість від меншої до більшої). Рукоятка встановлюється на цифри чорного кольору в інтервалах довжин хвиль 315-540 нм або червоного кольору при довжині хвиль 590-980 нм.
6. Рукоятка "Установка грубо".
7. Рукоятка "Установка точно".
8. Вимикач і вимикач напруги знаходиться на задній стінці приладу (внизу, зліва).
9. Індикаторна лампочка.
Вимірювання оптичної щільності на КФК-2
1. За допомогою рукоятки 3 встановити потрібний світлофільтр (по довжині хвилі).
2. Рукояткою 5 встановити чутливість в положення 1 чорного або червоного кольору в залежності від довжини хвилі.
3. Рукоятки 6 і 7 ( "установки грубо, точно") повернути до упору вліво. При такому положенні рукояток чутливість мінімальна, що оберігає мікроамперметр від перевантаження.
4. Включити прилад в мережу: вилку шнура вставити в розетку електромережі, рукоятку 8 - в положення "включено". Загоряється сигнальна лампочка (9). Прилад прогрівати 15-20 хвилин з відкритою кришкою кюветного відділення.
5. Поставити кювету з розчинником (або контролем) у другу (далеке від передньої стінки) гніздо Кюветотримач, а кювету з досліджуваним розчином - на початку (ближнє) гніздо. Закрити кришку кюветного відділення.
6. Кювету з розчинником (контролем) помістити в світловий потік, повернувши рукоятку 4 до упору вліво.
7. Встановити стрілку мікроамперметра на нуль за шкалою оптичної щільності рукояткою 6 ( "установка грубо"). У разі необхідності підвести стрілку до нуля рукояткою 7 ( "установка точно").
8. Перемістити в світловий потік кювету з досліджуваним розчином, повернувши рукоятку 4 до упору вправо і записати значення оптичної щільності по нижній шкалі мікроамперметра.
9. Відразу повернути рукоятки 6 і 7 до упору вліво.
10. Після закінчення роботи прибрати кювети і навести порядок в кюветном відділенні і у фотоелектроколориметра, відключити прилад від електромережі і вимити кювети.