Kolorimetri on laite, jota käytetään värien mittaamiseen eli kolorimetriaan. Se mittaa valon eri aallonpituuksien absorbanssia liuoksessa ja sitä voidaan käyttää tunnetun liuenneen aineen pitoisuuden määrittämiseen.

Periaate

Kolorimetrissä mitataan, kuinka paljon näyte absorboi tietyn aallonpituuden valoa. Laite suuntaa näytteen läpi kulkevan valonsäteen kohti fotomultiplikattoria, valodiodia tai fotokennon kaltaista detektoria, joka mittaa läpi kulkeneen valon intensiteetin. Mittaustuloksena saadaan yleensä joko transmittanssi (T = I / I0) tai absorbanssi A, jossa pätee

A = -log10(T)

Beer–Lambertin laki

Eri kemialliset aineet absorboivat valon eri aallonpituuksia, ja kun liuenneen aineen pitoisuus kasvaa, aine absorboi enemmän valoa tietyllä aallonpituudella. Tämä tunnetaan Beer-Lambertin lakina, joka matemaattisesti ilmaistuna on

A = ε · l · c

  • missä A on absorbanssi,
  • ε on molaarinen absorptiivisuus (L·mol⁻¹·cm⁻¹),
  • l on näytteen optinen polun pituus eli kyvetin läpimitta (cm),
  • c on analyytin konsentraatio (mol·L⁻¹).

Lain suora soveltuvuus edellyttää, että näytteessä ei ole häiritsevää hiukkasleviämistä, kemialliset olosuhteet (pH, kompleksoituminen) ovat vakaita ja mittaukset tehdään lineaarisella alueella (yleensä A ≈ 0.1–1.0). Kovin korkeilla konsentraatioilla lauseke voi poiketa lineaarisuudesta.

Mittauskäytännöt ja laitteiston osat

  • Valonlähde ja suodin: yksinkertaisissa kolorimetreissä käytetään kiinteitä suotimia, kun taas spektrofotometrit käyttävät kapeakaistaista valonlähdettä tai monokromaattoria.
  • Kuvettityyppi: kuvetit voivat olla muovia, lasia tai kvartsia; kvartsit soveltuvat UV-mittauksiin, lasi ja muovi näkyvälle alueelle. Polun pituus on yleensä 1 cm.
  • Referenssi/blank: mittaus nollataan tyhjän liuoksen (blank) avulla, jotta liuottimen ja kuvetin vaikutus poistuu.
  • Kalibrointi: pitoisuus määritetään usein vertailukäyrällä, joka laaditaan mittaamalla sarja standardiliuoksia tunnetuilla konsentraatioilla.

Mittausvaiheet esimerkkiprotokolla

  • Valitse mittaukselle sopiva aallonpituus — yleensä analyytin absorbanssin maksimi (λmax).
  • Valmistele blank-liuos (liuotin ilman analyyttiä) ja nollaa laite.
  • Valmistele standardit eri tunnetuilla pitoisuuksilla ja mittaa niiden absorbanssit.
  • Piirrä kalibrointikäyrä (absorbanssi vs. konsentraatio) ja laske suora regressio, jos alue on lineaarinen.
  • Mittaa näytteiden absorbanssit ja määrää konsentraatiot kalibrointikäyrän avulla.

Rajoitukset ja tyypilliset virhelähteet

  • Poikkeamat Beer–Lambertin laista suurilla konsentraatioilla (elektrostaattiset vuorovaikutukset, liukeneminen, itseabsorptio).
  • Valon hajonta ja partikkelit näytteessä (sameus) voivat antaa virheellisiä tuloksia.
  • Epätarkat kuvetit (pinnan naarmut, eri paksuudet) ja ilmakuplat vaikuttavat mittaukseen.
  • Instrumentin leveä kaistanleveys tai epälineaarisuus detektorissa vähentää tarkkuutta.
  • Kemialliset häiriöt, kuten sivureaktiot tai kompleksoituminen, voivat muuttaa analyytin absorptiomäärityksiä.

Käyttökohteet

Kolorimetrejä käytetään laajasti laboratoriotyössä ja teollisuudessa: ympäristönäytteiden (esim. nitraatti, fosfaatti) määritykset, elintarvikkeiden värin ja lisäaineiden seuranta, biokemialliset määritykset (entenyymin aktiivisuus, proteiini- ja nukleiinihappomääritykset), teollisuuden prosessivalvonta ja laatuvalvonta. Yksinkertaiset kolorimetrit sopivat rutiinimittaamiseen, kun taas spektrofotometrit tarjoavat laajemman aallonpituusvalikoiman ja paremmat analyysimahdollisuudet.

Käytännön neuvona: mittaa aina samaan kuvettiin ja käytä sopivaa blankkia, valitse λmax ja varmista, että mittausalue pysyy Beer–Lambertin lain lineaarisella alueella. Näin saat luotettavimmat ja toistettavimmat tulokset.