Tujuan dari pekerjaan ini adalah untuk menentukan konsentrasi zat dengan metode kolorimetri.
I. Istilah dan definisi
Larutan standar (sr) adalah larutan yang mengandung sejumlah zat uji atau setara kimia-analitik per satuan volume (GOST 12.1.016 - 79).
Solusi uji (ir) - ini adalah solusi di mana perlu untuk menentukan kandungan zat uji atau setara kimia-analitiknya (GOST 12.1.016 - 79).
Kurva kalibrasi- ekspresi grafis dari ketergantungan kepadatan optik sinyal pada konsentrasi zat uji (GOST 12.1.016 - 79).
Konsentrasi Maksimum yang Diizinkan (MPC) zat berbahaya - ini adalah konsentrasi yang, dengan bekerja setiap hari (kecuali akhir pekan) selama 8 jam atau dengan jam kerja lainnya, tetapi tidak lebih dari 40 jam seminggu selama seluruh pengalaman kerja, tidak dapat menyebabkan penyakit atau penyimpangan dalam keadaan kesehatan yang terdeteksi oleh modern metode penelitian, dalam proses kerja atau dalam kehidupan jangka panjang dari generasi sekarang atau berikutnya (GOST 12.1.016 - 79).
Kolorimetri - Ini adalah metode analisis kuantitatif kandungan ion apa pun dalam larutan transparan, berdasarkan pengukuran intensitas warnanya.
II. Bagian teoretis
Metode analisis kolorimetri didasarkan pada hubungan dua kuantitas: konsentrasi larutan dan kerapatan optiknya (derajat warna).
Warna larutan dapat disebabkan baik oleh adanya ion itu sendiri (MnO 4 -, Cr 2 O 7 2- ), dan pembentukan senyawa berwarna sebagai akibat interaksi kimia ion yang diteliti dengan pereaksi.
Misalnya, ion Fe 3 yang sedikit berwarna + memberikan senyawa merah darah ketika berinteraksi dengan ion tiosianat SCH - , ion tembaga Cu 2+ membentuk ion kompleks biru terang 2 + ketika berinteraksi dengan larutan amonia berair.
Warna larutan disebabkan oleh penyerapan selektif sinar cahaya dengan panjang gelombang tertentu: larutan berwarna menyerap sinar-sinar yang panjang gelombangnya sesuai dengan warna komplementer. Misalnya: warna tambahan disebut biru-hijau dan merah, biru dan kuning.
Larutan besi tiosianat tampak berwarna merah karena sebagian besar menyerap cahaya hijau ( 5000Á) dan gagal mendapatkan kartu merah; sebaliknya, larutan hijau mentransmisikan sinar hijau dan menyerap sinar merah.
Metode analisis kolorimetri didasarkan pada kemampuan larutan berwarna untuk menyerap cahaya dalam rentang panjang gelombang dari ultraviolet hingga inframerah. Penyerapan tergantung pada sifat zat dan konsentrasinya. Dengan metode analisis ini, zat yang diteliti adalah bagian dari larutan berair yang menyerap cahaya, dan jumlahnya ditentukan oleh fluks cahaya yang melewati larutan. Pengukuran ini dilakukan dengan menggunakan fotokolorimeter. Tindakan perangkat ini didasarkan pada perubahan intensitas fluks cahaya saat melewati larutan, tergantung pada ketebalan lapisan, tingkat warna dan konsentrasi. Ukuran konsentrasi adalah kepadatan optik (D). Semakin tinggi konsentrasi suatu zat dalam larutan, semakin besar kerapatan optik larutan dan semakin rendah transmisi cahayanya.Kerapatan optik larutan berwarna berbanding lurus dengan konsentrasi zat dalam larutan. Ini harus diukur pada panjang gelombang di mana zat uji memiliki penyerapan cahaya maksimum. Hal ini dicapai dengan pemilihan filter cahaya dan kuvet untuk solusinya.
Pemilihan awal kuvet dilakukan secara visual sesuai dengan intensitas warna larutan. Jika larutan sangat berwarna (gelap), gunakan kuvet dengan panjang gelombang kerja yang kecil. Dalam kasus larutan berwarna lemah, kuvet dengan panjang gelombang yang lebih panjang direkomendasikan. Larutan dituangkan ke dalam kuvet yang dipilih sebelumnya, kepadatan optiknya diukur, termasuk filter cahaya di jalur sinar. Saat mengukur sejumlah larutan, kuvet diisi dengan larutan konsentrasi sedang. Jika nilai kerapatan optik yang diperoleh kira-kira 0,3-0,5, kuvet ini dipilih untuk bekerja dengan larutan ini. Jika kerapatan optik lebih besar dari 0,5-0,6, kuvet dengan panjang kerja lebih pendek diambil; jika kerapatan optik kurang dari 0,2-0,3, kuvet dengan panjang gelombang kerja lebih panjang dipilih.
Keakuratan pengukuran sangat dipengaruhi oleh kebersihan permukaan kerja kuvet. Selama bekerja kuvet diambil dengan tangan hanya untuk tepi yang tidak berfungsi, dan setelah diisi dengan larutan hati-hati memantau tidak adanya bahkan gelembung udara terkecil di dinding kuvet.
Menurut hukum Bouguer-Lambert-Baer, fraksi cahaya yang diserap tergantung pada ketebalan lapisan larutan h, konsentrasi larutan C dan intensitas cahaya datang Saya 0
dimana saya - intensitas cahaya yang melewati larutan yang dianalisis;
I adalah intensitas cahaya datang;
h adalah ketebalan lapisan solusi;
C adalah konsentrasi larutan;
Koefisien penyerapan adalah nilai konstan untuk senyawa berwarna tertentu.
Mengambil logaritma dari ekspresi ini, kita mendapatkan:
(2)
di mana D adalah kerapatan optik larutan, adalah nilai konstan untuk setiap zat.
Densitas optik D mencirikan kemampuan larutan untuk menyerap cahaya.
Jika larutan tidak menyerap cahaya sama sekali, maka D = 0 dan I t =I, karena persamaan (2) sama dengan nol.
Jika larutan menyerap sinar cahaya sepenuhnya, maka D sama dengan tak terhingga dan I= 0, karena ekspresi (2) sama dengan tak terhingga.
Jika larutan menyerap 90% cahaya datang, maka D = 1 dan
I t =0.1, karena ekspresi (2) sama dengan satu.
Dengan perhitungan kolorimetri yang akurat, perubahan kerapatan optik tidak boleh melampaui kisaran 0,1 - 1.
Untuk dua larutan dengan ketebalan dan konsentrasi lapisan yang berbeda, tetapi kerapatan optiknya sama, kita dapat menulis:
D \u003d j 1 C 1 \u003d j 2 C 2,
Untuk dua larutan dengan ketebalan yang sama tetapi konsentrasi yang berbeda, kita dapat menulis:
D 1 \u003d h 1 C 1 dan D 2 \u003d h 2 C 2,
Seperti dapat dilihat dari persamaan (3) dan (4), dalam praktiknya, untuk menentukan konsentrasi suatu larutan dengan metode kolorimetri, diperlukan larutan standar, yaitu larutan dengan parameter yang diketahui. (C, D).
Definisi dapat dilakukan dengan berbagai cara:
1. Dimungkinkan untuk menyamakan kerapatan optik dari larutan yang dipelajari dan larutan standar dengan mengubah konsentrasinya atau ketebalan lapisan larutannya;
2. Dimungkinkan untuk mengukur kerapatan optik dari larutan ini dan menghitung konsentrasi yang diinginkan menggunakan ekspresi (4).
Untuk menerapkan metode pertama, perangkat khusus digunakan - kolorimeter. Mereka didasarkan pada perkiraan visual intensitas cahaya yang ditransmisikan dan oleh karena itu akurasinya relatif rendah.
Metode kedua - pengukuran kepadatan optik - dilakukan dengan menggunakan instrumen yang jauh lebih akurat - fotokolorimeter dan spektrofotometer, dan dialah yang digunakan dalam pekerjaan laboratorium ini.
Saat mengerjakan fotokolorimeter, metode pembuatan grafik kalibrasi lebih sering digunakan: kerapatan optik dari beberapa larutan standar diukur dan grafik diplot dalam koordinat D = f(C). Kemudian densitas optik dari larutan uji diukur dan konsentrasi yang diinginkan ditentukan dari kurva kalibrasi.
persamaan Bouguer - Lambert - Baer hanya berlaku untuk cahaya monokromatik, oleh karena itu, pengukuran kolorimetri yang akurat dilakukan menggunakan filter cahaya - pelat berwarna yang mentransmisikan sinar cahaya dalam rentang panjang gelombang tertentu. Untuk bekerja, filter cahaya dipilih yang memberikan kerapatan optik maksimum dari solusi. Filter cahaya yang dipasang pada fotokolorimeter mentransmisikan sinar bukan dari panjang gelombang yang ditentukan secara ketat, tetapi dalam rentang terbatas tertentu. Akibatnya, kesalahan pengukuran pada fotokolorimeter tidak lebih dari ±3 % dengan berat analit. Cahaya monokromatik yang ketat digunakan dalam perangkat khusus - spektrofotometer, di mana akurasi pengukuran lebih tinggi.
Keakuratan pengukuran kolorimetri tergantung pada konsentrasi larutan, keberadaan pengotor, suhu, keasaman media larutan, dan waktu penentuan. Metode ini hanya dapat menganalisis larutan encer, yaitu larutan yang ketergantungannya D = f(C)-lurus.
Saat menganalisis larutan pekat, larutan tersebut diencerkan terlebih dahulu, dan saat menghitung konsentrasi yang diinginkan, koreksi dibuat untuk pengenceran. Namun, akurasi pengukuran menurun dalam kasus ini.
Kotoran dapat mempengaruhi keakuratan pengukuran dengan fakta bahwa mereka sendiri memberikan senyawa berwarna dengan reagen tambahan atau menghalangi pembentukan senyawa berwarna dari ion yang diteliti.
Metode analisis kolorimetri saat ini digunakan untuk analisis di berbagai bidang ilmu pengetahuan. Ini memungkinkan pengukuran yang akurat dan cepat menggunakan jumlah zat yang dapat diabaikan, tidak cukup untuk analisis volumetrik atau gravimetri.
Untuk penentuan, larutan referensi analit dengan konsentrasi yang diketahui disiapkan, yang mendekati konsentrasi larutan uji. Tentukan kerapatan optik larutan ini pada panjang gelombang tertentu. Kemudian tentukan kerapatan optik dari larutan uji pada panjang gelombang yang sama dan pada ketebalan lapisan yang sama. Untuk solusi referensi menurut persamaan (17) kita memiliki:
di mana adalah koefisien penyerapan molar dari larutan uji; - ketebalan lapisan, cm.
Kerapatan optik dari larutan uji dinyatakan dengan rumus yang sama:
dimana adalah konsentrasi larutan uji, .
Jumlah analit (dalam mg), dengan mempertimbangkan pengenceran larutan, ditemukan dengan rumus:
di mana adalah volume total larutan uji, ; adalah volume larutan uji berwarna, adalah volume alikuot larutan uji yang diambil untuk membuat larutan berwarna, .
Penentuan konsentrasi suatu zat dalam larutan dengan nilai koefisien penyerapan molar
Setelah ditentukan nilai kerapatan optik larutan pada panjang gelombang k dan mengetahui nilai koefisien serapan molar. dari zat yang akan ditentukan untuk sinar dengan panjang gelombang X, kita temukan dengan rumus (17) nilai konsentrasi zat yang dipelajari:
Jumlah analit (dalam g) ditemukan dengan rumus:
di mana adalah berat molekul (atom) zat (ion) yang ditentukan.
Nilai koefisien penyerapan molar. ditetapkan sebagai berikut. Siapkan larutan referensi zat uji konsentrasi tertentu dan ukur nilai kerapatan optik larutan ini pada panjang gelombang k dan nilai . dihitung dengan rumus:
Jika zat sulit diperoleh dalam bentuk murni, maka Anda dapat menggunakan nilai tabel.
Menentukan konsentrasi suatu zat menggunakan kurva kalibrasi
Hubungan fungsional antara kerapatan optik larutan dan konsentrasi zat penyerap dapat ditentukan secara grafis. Untuk melakukan ini, serangkaian larutan analit dari berbagai konsentrasi (larutan referensi) disiapkan terlebih dahulu. Ukur nilai kerapatan optik larutan ini untuk sinar dengan panjang gelombang X, dan menurut data yang diperoleh, buat kurva ketergantungan kerapatan optik larutan pada konsentrasi (grafik kalibrasi). Nilai kerapatan optik dari solusi referensi diplot pada sumbu ordinat, dan nilai yang sesuai dari konsentrasi solusi ini () diplot pada sumbu absis. Untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat, hitung, dengan menggunakan metode kuadrat terkecil, persamaan kurva kalibrasi.
Setelah menentukan nilai kerapatan optik dari larutan uji pada ketebalan lapisan yang sama, dimungkinkan untuk menemukan konsentrasi analit menggunakan kurva kalibrasi yang diperoleh. Jika solusinya tidak mematuhi hukum Bouguer-Lambert-Beer, maka ketergantungan garis lurus dilanggar pada beberapa bagian kurva atau pada seluruh kurva. Dalam hal ini, perlu untuk meningkatkan jumlah larutan standar. Konsentrasi larutan standar biasanya dinyatakan dalam . Jumlah analit dalam miligram ditentukan oleh rumus (23).
Penentuan konsentrasi suatu zat dengan metode "persamaan" atau dengan mengubah ketebalan lapisan penyerap
Kepadatan optik dari larutan uji ditentukan oleh rumus:
di mana adalah koefisien penyerapan molar dari larutan uji; - konsentrasi analit, ; - ketebalan lapisan, cm.
Perangkat kolorimeter imersi (kolorimeter Dubosque) didasarkan pada penggunaan kesetaraan ini, di mana identitas warna dicapai dengan mengubah ketebalan lapisan larutan. Skema optik kolorimeter perendaman ditunjukkan pada Gambar. 96. Satu fluks cahaya dari cermin 1 melewati lapisan larutan uji dalam kuvet 2, silinder 4, prisma 6, lensa 8 dan 9 dan memasuki lensa okuler, menerangi bagian kanan bidang optik. Fluks cahaya lain melewati lapisan larutan standar dalam sel 3, silinder 5, prisma 7, lensa 8 dan 9, memasuki lensa okuler, menyinari separuh kiri bidang optik. Kuvet 2 dan 3 dipasang pada dudukan, yang bergerak secara vertikal dengan bantuan roda gigi dan rak. Silinder kaca 4 dan 5 dengan ujung yang dipoles diperbaiki. Dengan menggerakkan kuvet 2 dan 3 secara vertikal, ketinggian kolom larutan diubah dan antarmuka di lensa mata bidang optik menghilang. Ketinggian kolom larutan referensi dan larutan uji dihitung pada skala milimeter.
Kepadatan optik D, ukuran opasitas lapisan materi terhadap sinar cahaya. Sama dengan logaritma basis 10 dari rasio fluks radiasi (Lihat fluks radiasi) F 0 insiden pada lapisan ke aliran melemah sebagai akibat dari penyerapan dan hamburan F melewati lapisan ini: D=lg( F 0 /F), jika tidak, O. p. adalah logaritma kebalikan dari koefisien Transmisi lapisan zat: D= lg(1/τ). (Logaritma desimal lg digantikan oleh logaritma natural logaritma logaritma logaritma lg, yang kadang-kadang digunakan.) Konsep limit natural diperkenalkan oleh R. Bunsen;
itu digunakan untuk mengkarakterisasi redaman radiasi optik (cahaya) pada lapisan dan film dari berbagai zat (pewarna, larutan, gelas berwarna dan susu, dan banyak lainnya), dalam filter cahaya dan produk optik lainnya. Densitometri terutama banyak digunakan untuk evaluasi kuantitatif lapisan fotografi yang dikembangkan baik dalam fotografi hitam-putih maupun berwarna, di mana metode untuk mengukurnya membentuk isi dari disiplin ilmu yang terpisah, densitometri. Ada beberapa jenis radiasi optik, tergantung pada sifat radiasi yang datang dan metode pengukuran fluks radiasi yang ditransmisikan ( Nasi.
). O.P. tergantung pada himpunan frekuensi (panjang gelombang ) yang mencirikan aliran awal; nilainya untuk kasus pembatas dari satu tunggal disebut op monokromatik. Nasi.
, a) O. p. monokromatik dari lapisan media non-hamburan (tanpa memperhitungkan koreksi untuk refleksi dari batas depan dan belakang lapisan) adalah 0,4343 k ν aku, di mana k ν
- indeks penyerapan alam lingkungan, aku- ketebalan lapisan ( k ν aku=
κ cl- Indikator dalam persamaan Bouguer - Lambert - Hukum bir a; jika hamburan dalam medium tidak dapat diabaikan, k digantikan oleh indeks Pelemahan alami). Untuk campuran zat yang tidak bereaksi atau kumpulan media yang disusun satu demi satu, OD jenis ini adalah aditif, yaitu sama dengan jumlah OD yang sama dari masing-masing zat atau media individu. Hal yang sama berlaku untuk radiasi optik nonmonokromatik reguler (radiasi komposisi spektral kompleks) dalam kasus media dengan penyerapan nonselektif (tidak tergantung pada ). Reguler non-monokromatik Opp satu set media dengan penyerapan selektif lebih kecil dari jumlah opp media tersebut. (Untuk perangkat untuk mengukur O. p., lihat artikel Densitometer, Microphotometer, Spectrozonal aerial photography,
Spektrosensitometer, Spektrofotometer, Fotometer.) Lit.: Gorohovsky Yu.N., Levenberg T.M., Sensitometri umum. Teori dan praktek, M., 1963; James T., Higgins J., Dasar-dasar Teori Proses Fotografi, trans. dari bahasa Inggris, M., 1954. L.N. Kaporsky. Jenis kerapatan optik lapisan menengah tergantung pada geometri kejadian dan metode pengukuran fluks radiasi yang ditransmisikan (dalam sistem sensitometrik yang diadopsi di USSR): , yang mempertahankan arah aslinya; b) untuk menentukan kerapatan optik integral D , aliran paralel diarahkan tegak lurus ke lapisan, seluruh aliran masa lalu diukur; c) dan d) dua metode pengukuran yang digunakan untuk menentukan dua jenis densitas optik difus D (fluks insiden - hamburan ideal). Selisih D II - D berfungsi sebagai ukuran hamburan cahaya pada lapisan yang diukur.
Ensiklopedia Besar Soviet. - M.: Ensiklopedia Soviet. 1969-1978 .
Kepadatan optik D, ukuran opasitas lapisan materi terhadap sinar cahaya. Sama dengan logaritma desimal dari rasio fluks radiasi F 0 insiden pada lapisan ke aliran melemah sebagai akibat dari penyerapan dan hamburan F melewati lapisan ini: D=lg( F 0 /F), jika tidak, O. p. adalah logaritma dari kebalikan dari koefisien transmisi lapisan bahan: D= lg(1/t). (Logaritma desimal lg digantikan oleh logaritma logaritma natural logaritma lg, yang terkadang digunakan.) bunsen ; itu digunakan untuk mengkarakterisasi atenuasi radiasi optik (cahaya) dalam lapisan dan film dari berbagai zat (pewarna, larutan, gelas berwarna dan susu, dll.), di filter cahaya dan produk optik lainnya. OP terutama banyak digunakan untuk evaluasi kuantitatif lapisan fotografi yang dikembangkan baik dalam fotografi hitam-putih dan berwarna, di mana metode untuk mengukurnya membentuk konten dari disiplin yang terpisah - densitometri . Ada beberapa jenis radiasi optik, tergantung pada sifat radiasi yang datang dan metode pengukuran fluks radiasi yang ditransmisikan ( Nasi. ).
OP tergantung pada himpunan frekuensi n (panjang gelombang l) yang mencirikan aliran awal; nilainya untuk kasus pembatas satu n tunggal disebut monokromatik O. p. Reguler ( Nasi. , a) O. p. monokromatik dari lapisan media non-hamburan (tanpa memperhitungkan koreksi untuk refleksi dari batas depan dan belakang lapisan) adalah 0,4343 k n aku, di mana k n - alami tingkat penyerapan lingkungan, aku- ketebalan lapisan ( k n aku= k cl- indikator dalam persamaan Booger - Lambert - Bera Law ; jika hamburan dalam medium tidak dapat diabaikan, k n diganti dengan natural indikator melemah ). Untuk campuran zat yang tidak bereaksi atau kumpulan media yang disusun satu demi satu, OD jenis ini adalah aditif, yaitu sama dengan jumlah OD yang sama dari masing-masing zat atau media individu. Hal yang sama berlaku untuk radiasi optik nonmonokromatik reguler (radiasi komposisi spektral kompleks) dalam kasus media dengan penyerapan nonselektif (tidak tergantung pada n). Reguler non-monokromatik Opp satu set media dengan penyerapan selektif lebih kecil dari jumlah opp media tersebut. (Pada perangkat untuk mengukur O. hal., lihat artikel Densitometer , Mikrofotometer , Foto udara spektrozonal , Spektrosensitometer , Spektrofotometer , fotometer .)
Lit.: Gorohovsky Yu.N., Levenberg T.M., Sensitometri umum. Teori dan praktek, M., 1963; James T., Higgins J., Dasar-dasar Teori Proses Fotografi, trans. dari bahasa Inggris, M., 1954.
Ensiklopedia Besar Soviet M.: "Ensiklopedia Soviet", 1969-1978
Kolorimetri
Dari metode analisis optik dalam praktik laboratorium analitik, metode kolorimetri paling banyak digunakan (dari lat. warna- warna dan Yunani. - saya mengukur). Metode kolorimetri didasarkan pada pengukuran intensitas fluks cahaya yang melewati larutan berwarna.
Dalam metode kolorimetri digunakan reaksi kimia yang disertai dengan perubahan warna larutan yang dianalisis. Dengan mengukur penyerapan cahaya dari larutan berwarna tersebut, atau dengan membandingkan warna yang diperoleh dengan larutan yang konsentrasinya diketahui, kandungan zat berwarna dalam larutan uji ditentukan.
Ada hubungan antara intensitas warna larutan dan kandungan zat berwarna dalam larutan ini. Ketergantungan ini, yang disebut hukum dasar penyerapan cahaya (atau hukum Bouguer-Lambert-Beer), dinyatakan dengan persamaan:
I = I 0 10 - c l
di mana I adalah intensitas cahaya yang melewati larutan; I 0 - intensitas insiden cahaya pada larutan; adalah koefisien penyerapan cahaya, nilai konstan untuk setiap zat berwarna, tergantung pada sifatnya; C adalah konsentrasi molar zat berwarna dalam larutan; l adalah ketebalan lapisan larutan penyerap cahaya, lihat
Arti fisis dari hukum ini dapat diungkapkan sebagai berikut. Larutan dari zat berwarna yang sama pada konsentrasi yang sama dari zat ini dan ketebalan lapisan larutan menyerap energi cahaya dalam jumlah yang sama, yaitu, penyerapan cahaya dari larutan tersebut adalah sama.
Untuk larutan berwarna yang dimasukkan ke dalam kuvet kaca berdinding sejajar, dapat dikatakan bahwa semakin tinggi konsentrasi dan ketebalan lapisan larutan, semakin besar pula warnanya, dan intensitas cahaya I yang ditransmisikan melalui larutan penyerap berkurang dibandingkan dengan intensitas cahaya I yang ditransmisikan melalui larutan penyerap. cahaya datang I 0 .
Gbr.1 Lintasan cahaya melalui kuvet dengan larutan uji.
Kepadatan optik larutan.
Jika kita mengambil logaritma dari persamaan hukum dasar penyerapan cahaya dan membalikkan tanda-tandanya, maka persamaannya menjadi:
Nilai adalah karakteristik yang sangat penting dari larutan berwarna; itu disebut kerapatan optik dari solusi dan dilambangkan dengan huruf A:
A = C l
Dari persamaan ini dapat disimpulkan bahwa kerapatan optik larutan berbanding lurus dengan konsentrasi zat berwarna dan ketebalan lapisan larutan.
Dengan kata lain, dengan ketebalan lapisan yang sama dari suatu larutan zat tertentu, kerapatan optik larutan ini akan semakin besar, semakin banyak mengandung zat berwarna. Atau, sebaliknya, pada konsentrasi yang sama dari zat berwarna tertentu, kerapatan optik larutan hanya bergantung pada ketebalan lapisannya. Dari sini dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: jika dua larutan dari zat berwarna yang sama memiliki konsentrasi yang berbeda, intensitas warna yang sama dari larutan ini akan dicapai dengan ketebalan lapisan yang berbanding terbalik dengan konsentrasi larutan. Kesimpulan ini sangat penting, karena beberapa metode analisis kolorimetri didasarkan padanya.
Jadi, untuk menentukan konsentrasi (C) larutan berwarna, perlu diukur kerapatan optiknya (A). Untuk mengukur kerapatan optik, intensitas fluks cahaya harus diukur.
Intensitas warna larutan dapat diukur dengan berbagai metode. Ada metode subjektif (atau visual) kolorimetri dan objektif (atau fotokolorimetri).
Metode visual adalah metode di mana penilaian intensitas warna larutan uji dilakukan dengan mata telanjang.
Dengan metode objektif penentuan kolorimetri, fotosel digunakan sebagai pengganti pengamatan langsung untuk mengukur intensitas warna larutan uji. Penentuan dalam hal ini dilakukan dalam perangkat khusus - fotokolorimeter, dari mana metode ini disebut fotokolorimetri.
Metode Visual
Metode visual meliputi:
1) metode seri standar;
2) metode duplikasi (titrasi kolorimetri);
3) metode penyesuaian.
Metode seri standar. Saat melakukan analisis dengan metode seri standar, intensitas warna larutan berwarna yang dianalisis dibandingkan dengan warna seri larutan standar yang disiapkan secara khusus (dengan ketebalan lapisan penyerap yang sama).
Larutan dalam kolorimetri biasanya memiliki warna yang intens, sehingga dimungkinkan untuk menentukan konsentrasi atau jumlah zat yang sangat kecil. Namun, ini mungkin disertai dengan kesulitan tertentu: dengan cara ini, sampel untuk menyiapkan serangkaian larutan standar bisa sangat kecil. Untuk mengatasi kesulitan ini, larutan standar A dibuat pada konsentrasi yang cukup tinggi, misalnya 1 mg/ml. Setelah itu, dengan pengenceran dari larutan A, larutan standar B dengan konsentrasi yang jauh lebih rendah disiapkan, dan dari sini, serangkaian larutan standar disiapkan.
Untuk melakukan ini, volume larutan reagen yang diperlukan dalam urutan yang diperlukan ditambahkan ke tabung reaksi atau kuvet dengan ukuran dan warna kaca yang sama dengan pipet. Dianjurkan untuk menambahkan sebagian larutan analit dari buret, karena: volume mereka akan berbeda untuk memberikan konsentrasi yang berbeda dalam serangkaian larutan standar. Dalam hal ini, larutan awal harus mengandung semua komponen, kecuali analit. (solusi nol). Larutan reagen yang diperlukan ditambahkan ke larutan uji. Semua larutan dibawa ke volume konstan, dan kemudian intensitas warna larutan uji secara visual dibandingkan dengan larutan serangkaian larutan standar. Dimungkinkan untuk mencocokkan intensitas warna dengan solusi seri apa pun. Maka dianggap seratus larutan uji memiliki konsentrasi yang sama atau mengandung jumlah analit yang sama. Jika intensitas warna tampaknya menjadi perantara antara solusi tetangga dari seri, konsentrasi atau isi analit dianggap rata-rata aritmatika antara solusi dari seri.
Titrasi kolorimetri (metode duplikasi). Metode ini didasarkan pada perbandingan warna larutan yang dianalisis dengan warna larutan lain. - kontrol. Untuk menyiapkan larutan kontrol, siapkan larutan yang mengandung semua komponen larutan uji, kecuali analit, dan semua reagen yang digunakan dalam pembuatan sampel, dan tambahkan larutan standar analit dari buret ke dalamnya. Ketika begitu banyak larutan ini ditambahkan sehingga intensitas warna larutan kontrol dan larutan yang dianalisis menjadi sama, dianggap bahwa larutan yang dianalisis mengandung jumlah analit yang sama seperti yang dimasukkan ke dalam larutan kontrol.
Metode pemerataan. Metode ini didasarkan pada menyamakan warna larutan yang dianalisis dan larutan dengan konsentrasi analit yang diketahui - larutan standar. Ada dua pilihan untuk melakukan penentuan kolorimetri dengan metode ini.
Menurut opsi pertama, pemerataan warna dua larutan dengan konsentrasi berbeda dari zat berwarna dilakukan dengan mengubah ketebalan lapisan larutan ini pada kekuatan fluks cahaya yang sama yang melewati larutan. Dalam hal ini, meskipun ada perbedaan konsentrasi larutan yang dianalisis dan larutan standar, intensitas fluks cahaya yang melewati kedua lapisan larutan ini akan sama. Rasio antara ketebalan lapisan dan konsentrasi zat berwarna dalam larutan pada saat pemerataan warna akan dinyatakan dengan persamaan:
l 1= C2
dimana l 1 adalah tebal lapisan larutan dengan konsentrasi zat berwarna C 1 , dan l 2 adalah tebal lapisan larutan dengan konsentrasi zat berwarna C 2 .
Pada saat persamaan warna, rasio ketebalan lapisan dari dua larutan yang dibandingkan berbanding terbalik dengan rasio konsentrasinya.
Berdasarkan persamaan di atas, dengan mengukur ketebalan lapisan dua larutan berwarna identik dan mengetahui konsentrasi salah satu larutan ini, seseorang dapat dengan mudah menghitung konsentrasi zat berwarna yang tidak diketahui dalam larutan lain.
Untuk mengukur ketebalan lapisan yang dilalui oleh fluks cahaya, silinder kaca atau tabung reaksi dapat digunakan, dan untuk penentuan yang lebih akurat, perangkat khusus - kolorimeter.
Menurut opsi kedua, untuk menyamakan warna dua larutan dengan konsentrasi berbeda dari zat berwarna, fluks cahaya dengan intensitas berbeda dilewatkan melalui lapisan larutan dengan ketebalan yang sama.
Dalam hal ini, kedua larutan memiliki warna yang sama ketika rasio logaritma intensitas fluks cahaya datang sama dengan rasio konsentrasi.
Pada saat mencapai warna yang sama dari dua larutan yang dibandingkan, dengan ketebalan lapisan yang sama, konsentrasi larutan berbanding lurus dengan logaritma intensitas insiden cahaya pada mereka.
Menurut opsi kedua, penentuan hanya dapat dilakukan dengan kolorimeter.
