La colorimetria e i suoi strumenti
La colorimetria è un metodo analitico che utilizza il colore per determinare la concentrazione di una sostanza colorata in una soluzione. La determinazione della concentrazione può essere effettuata attraverso la legge di Lambert-Beer, che correla l’assorbimento alla concentrazione attraverso una costante specifica. Ci sono due gruppi principali di strumenti utilizzati per l’analisi colorimetrica: i comparatori ottici e i colorimetri fotoelettrici.
I comparatori ottici sono strumenti semplici che si basano sul confronto tra la luce trasmessa dalla soluzione in esame e quella trasmessa da una o più soluzioni di riferimento. Un esempio di strumento utilizzato è il Tubo Nessler, che consiste in una serie di tubi riempiti con soluzioni della sostanza in esame con diverse concentrazioni.
I colorimetri fotoelettrici, invece, utilizzano un dispositivo fotosensibile per misurare l’intensità del colore. Questo tipo di strumento fornisce misurazioni più precise e obiettive rispetto ai comparatori ottici. Il colorimetro fotoelettrico è dotato di un sistema di rivelazione della luce, che converte l’assorbanza in un segnale elettrico.
Le celle fotoelettriche hanno diverse applicazioni colorimetriche, tra cui la determinazione delle concentrazioni di sostanze presenti in una soluzione. Questo metodo si basa sulla capacità della luce di attraversare una soluzione e interagire con le particelle presenti al suo interno.
Il principio delle celle fotoelettriche
Il principio su cui si basano le celle fotoelettriche è l’emissione di elettroni da parte di alcune superfici metalliche colpite dalla luce. Questo fenomeno è regolato dalla relazione di Einstein, che descrive l’energia del fotone incidente e la sua capacità di strappare elettroni dalle superfici metalliche. L’energia cinetica degli elettroni espulsi dipende dalla frequenza della luce incidente e dal potenziale di ionizzazione dell’atomo a cui appartiene l’elettrone.
La frequenza della luce incidente determina anche il valore limite della frequenza, chiamato “soglia fotoelettrica”, al di sotto della quale non si ha emissione di elettroni. Questo valore limite varia in base alla sostanza e spesso si trova nel campo dell’ultravioletto o dei raggi X. Tuttavia, i metalli alcalini sono un’eccezione, in quanto la loro soglia fotoelettrica si trova nel campo del visibile a causa del loro basso potenziale di ionizzazione.
Applicazioni delle celle fotoelettriche
Le celle fotoelettriche sono strumenti utilizzati per la determinazione delle concentrazioni di sostanze in soluzioni. Sfruttano il principio dell’emissione di elettroni da parte di superfici metalliche colpite dalla luce. La quantità di luce che passa attraverso la soluzione e arriva alla cella fotoelettrica è inversamente proporzionale alla concentrazione della sostanza nella soluzione. Questo metodo colorimetrico trova applicazione in diversi settori, come l’analisi chimica, l’industria alimentare e l’ambito medico.
Misurazione colorimetrica del pH
La colorimetria del pH può essere determinata in modo colorimetrico utilizzando indicatori acido-base. Gli indicatori sono sostanze che cambiano colore in base al pH della soluzione in cui sono presenti. L’equilibrio di dissociazione di un indicatore acido-base è rappresentato dall’equazione: HIn ⇌ H^+ + In^-.
Il pH della soluzione può essere determinato in base alla concentrazione delle forme dell’indicatore presenti nella soluzione. Poiché la somma delle concentrazioni delle due forme è sempre 1, possiamo riscrivere l’equazione come pH = pK + log [In^-]/(1 – [In^-]).
La misurazione colorimetrica del pH si basa sull’utilizzo di un indicatore adatto, con un intervallo di viraggio che comprenda il pH della soluzione in esame. Se l’indicatore è monocromatico, come ad esempio la fenolftaleina, non ci sono ulteriori limitazioni. Tuttavia, se l’indicatore ha entrambe le forme colorate, è importante che le curve di estensione delle due forme interferiscano il meno possibile.
In conclusione, la colorimetria è una tecnica versatile e fondamentale in diversi settori industriali per la determinazione della concentrazione e del pH in soluzioni, grazie a strumenti come i comparatori ottici e i colorimetri fotoelettrici.Il calcolo del pH utilizzando la costante di acidità elettrica
La legge di Lambert-Beer ci fornisce la relazione E_o = ab[In^-]_o e E_x = ab[In^-]_x per calcolare il pH di una soluzione incognita. Questo metodo è utilizzato per determinare il pH di una soluzione incognita mediante la misurazione delle varie estinzioni. Il calcolo del pH si basa sull’equazione pH = pK + log [In^-]/(1 – [In^-]).
L’utilizzo di indicatori acido-base per la misurazione colorimetrica del pH offre un metodo semplice ed efficace in diversi campi come la chimica, l’ambiente e l’industria alimentare. I migliori indicatori di pH per l’identificazione del livello di pH sono utili in una vasta gamma di ambienti e applicazioni. Ogni indicatore è caratterizzato da un intervallo di pH e una variazione di colore specifici, il che consente un’identificazione accurata del pH della soluzione.
Determinazione dell’ammoniaca nelle acque: metodo colorimetrico
Per valutare la presenza di ammoniaca nelle acque, è importante utilizzare un metodo affidabile ed efficiente. Il metodo colorimetrico, utilizzando il reattivo di Nessler, offre un’opzione affidabile per misurare la presenza di ammoniaca. Questo metodo prevede l’aggiunta di NaOH e reattivo di Nessler alle soluzioni analizzate per formare un precipitato bruno in presenza di ammoniaca. L’uso di un filtro azzurro con una lunghezza d’onda di 450 mμ consente di ottenere una misurazione precisa della concentrazione di ammoniaca nella soluzione.
Determinazione colorimetrica del nichel
Per determinare la presenza di nichel nelle soluzioni, il metodo colorimetrico si basa sulla formazione di un complesso rosso-bruno con la metilgliossima. L’analisi prevede l’ossidazione del nichel tetravalente con acqua di bromo in soluzione alcalina, seguita dalla stabilizzazione della soluzione con etanolo. Questo metodo offre un modo accurato e semplice per determinare la presenza di nichel nelle soluzioni mediante la costruzione di una curva di taratura e la determinazione della concentrazione della soluzione incognita.
Questi metodi colorimetrici offrono un’alternativa affidabile e efficiente per la determinazione dei livelli di pH e per la valutazione della presenza di ammoniaca e nichel nelle soluzioni.
