Колориметр (химич.)
Колориметр (от латинского color — цвет и ...метр) химический, оптический прибор для измерения концентрации веществ в растворах. Действие колориметра основано на свойстве окрашенных растворов поглощать проходящий через них свет тем сильнее, чем выше в них концентрация с окрашивающего вещества (см. Колориметрия в аналитической химии). Все измерения с помощью колориметров производятся в монохроматическом свете того участка спектра, который наиболее сильно поглощается данным веществом в растворе (и слабо — другими компонентами раствора). Поэтому колориметры снабжаются набором светофильтров; применение различных светофильтров с узкими спектральными диапазонами пропускаемого света позволяет определять по отдельности концентрации разных компонентов одного и того же раствора.
Колориметры разделяются на визуальные и объективные (фотоэлектрические). В визуальных колориметрах свет, проходящий через измеряемый раствор, освещает одну часть поля зрения, в то время как на другую часть падает свет, прошедший через раствор того же вещества, концентрация которого известна. Изменяя толщину l слоя одного из сравниваемых растворов или интенсивность I светового потока, наблюдатель добивается, чтобы цветовые тона двух частей поля зрения были неотличимы на глаз, после чего по известным соотношениям между l, I и с (см. Бугера — Ламберта — Бера закон) может быть определена концентрация исследуемого раствора.
Фотоэлектрические колориметры обеспечивают большую точность измерений, чем визуальные; в качестве приёмников излучения в них используются фотоэлементы (селеновые и вакуумные), фотоэлектронные умножители, фотосопротивления и фотодиоды. Сила фототока приемников определяется интенсивностью падающего на них света и, следовательно, степенью его поглощения в растворе (тем большей, чем выше концентрация). Помимо фотоэлектрического колориметра с непосредственным отсчетом силы тока, распространены компенсационные колориметры (), в которых разность сигналов, соответствующих стандартному и измеряемому растворам, сводится к нулю (компенсируется) электрическим или оптическим компенсатором (например, клином фотометрическим); отсчет в этом случае снимается со шкалы компенсатора. Компенсация позволяет свести к минимуму влияние условий измерений (температуры, нестабильности свойств элементов колориметра) на их точность. Показания колориметра не дают сразу значений концентрации исследуемого вещества в растворе — для перехода к ним используют градуировочные графики, полученные при измерении растворов с известными концентрациями.
Измерения с помощью колориметров отличаются простотой и быстротой проведения. Точность их во многих случаях не уступает точности других, более сложных методов химического анализа. Нижние границы определяемых концентраций в зависимости от рода вещества составляют от 10-3 до 10-8 моль/л.
Лит.: Булатов М. И., Калининкин И. П., Практическое руководство по фотоколориметрическим и спектрофотометрическим методам анализа, 2 изд., Л., 1968: Физико-химические методы анализа, М., 1968; Пономарева Л. К., Методические разработки по колориметрическим методам анализа, Минск, 1970.
Д. А. Шкловер.
Рис. 2. Принципиальная схема фотоэлектрического компенсационного колориметра типа ФЭК-М. Свет от источника 1 проходит в левом плече прибора (цифры без штрихов) через измеряемый раствор, в правом плече (цифры со штрихами) — через стандартный; разность сигналов селеновых фотоэлементов 9 и 9' регистрируется гальванометром 14. Неградуированные фотометрические клинья 10, 11 служат для установки гальванометра на нуль в отсутствие растворов. Оптическая компенсация, т. е. сведение разности сигналов приёмников 9 и 9' к нулю после установки кювет с растворами 6 и 6', осуществляется щелевой диафрагмой 12 с отсчётным барабаном (шкалой) 13, 2, 2' — конденсоры; 3, 3' — зеркала; 4, 4' — светофильтры; 5, 5' и 7, 7' — линзы; 8, 8' — призмы.
Рис. 1. Оптическая схема визуального химического колориметра типа КОЛ-1М. Уравнивание по цвету двух полей, соответствующих измеряемому и стандартному растворам и наблюдаемых в окуляр 6, осуществляется изменением толщины 1 слоя измеряемого раствора при перемещении плунжера (стеклянного столбика) 3, с которым связана шкала прибора. 1 — источник света, 2 и 2' — кюветы с измеряемым и стандартным растворами; 3, 3' — плунжеры; 4 — призма; 5 — сменные цветные светофильтры.