Aplicación de análisis del color
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La colorimetría es el análisis de muestras químicas para obtener información sobre su concentración. Consiste en hacer pasar la luz a través de una muestra y medir la cantidad que absorbe la solución, utilizando equipos como un espectrofotómetro para medir con la mayor precisión posible. Esta técnica puede ser una de las varias pruebas que se realizan con una muestra para determinar su composición, comprobar su calidad y claridad, o demostrar principios científicos en un aula. Los fabricantes de instrumentos científicos producen una gama de instrumentos para este fin.
Antes de analizar una muestra, es necesario calibrar el equipo para asegurarse de que funciona correctamente. Un químico puede empezar con una solución clara para comprobar si hay luz parásita y otros problemas. También se pueden utilizar viales con una solución de composición y concentración conocidas como muestra de referencia. Esto permite a los técnicos comprobar el equipo y realizar los ajustes necesarios antes de empezar a trabajar con una muestra desconocida o cuestionada, para confirmar que las mediciones serán precisas.
Prueba de análisis del color
El concepto de color es uno de los pilares fundamentales sobre los que los seres humanos interpretamos el mundo que nos rodea. De hecho, la percepción del color es tan importante que los niños de tan sólo 18 meses pueden diferenciar los objetos por su color y, a los tres años, la mayoría de los niños pueden empezar a identificar los colores por su nombre.
Por ello, puede resultar chocante que la mayoría de las personas lleguen a lo largo de su vida sin haber aprendido nunca los fundamentos de la ciencia del color. Esto incluye a la mayoría de los científicos e ingenieros, que pueden llegar a cursar toda su carrera universitaria sin haber asistido nunca a una sola clase sobre la ciencia del color. La complejidad de este tema aparentemente sencillo se debe a que la ciencia del color se encuentra en la intersección de la física, la biología y la psicología.
Por ello, para comprender plenamente el tema, hay que tener una comprensión fundamental de cómo están interconectados estos tres campos. En esta nota de aplicación, vamos a repasar los fundamentos de la colorimetría echando primero un vistazo a la estructura del ojo humano y cómo esto afecta a nuestra capacidad como humanos para percibir el color. Después de establecer cómo nuestro cerebro procesa el color, exploraremos cómo se puede medir cuantitativamente el color mediante técnicas de espectroscopia utilizando tanto el modelo de color L*a*b como el diagrama de cromaticidad CIE.
Principio de funcionamiento del colorímetro fotoeléctrico
Si proyectamos luz blanca a través de una solución acuosa de sulfato de cobre, la solución parece ser azul porque está transmitiendo las longitudes de onda azules de la luz blanca y absorbiendo otras longitudes de onda como el rojo, de modo que muy pocas de estas otras longitudes de onda se transmiten a través de la solución hasta el ojo.
Ahora, si diluimos la solución original de sulfato de cobre añadiendo más agua, el color azul se vuelve menos intenso, es un color azul más claro porque la solución no está absorbiendo tanto las otras longitudes de onda como antes:
El «azul» de la solución (A) parece estar a medio camino entre el de la solución concentrada (0,50 mol L-1) y el de las soluciones diluidas (0,10 mol L-1) anteriores, por lo que podríamos suponer que la concentración de la solución (A) está a medio camino entre estas dos soluciones: (0,50 + 0,10) ÷ 2 = 0,30 mol L-1.
Adivinar la concentración de la solución de este modo nos da una especie de valor «aproximado» de la concentración, pero es poco probable que nos permita conocer la concentración de la solución con exactitud o precisión.
Espectrofotómetro colorímetro
La colorimetría, como su nombre indica, significa medición de colores. En términos de análisis químico, es, más específicamente, la medición de la concentración de un compuesto particular (soluto) en una solución coloreada (disolvente). Durante el trabajo científico, a menudo necesitamos medir las cantidades de un compuesto particular en una mezcla o la concentración de la solución. El truco consiste en identificar la diferencia de colores de varias mezclas y determinar sus valores absolutos. Esto es más informativo y científicamente útil que tener simplemente juicios subjetivos como que las soluciones son de color claro u oscuro.
La luz en forma de radiación electromagnética permite al ojo humano visualizar los objetos. La luz visible se mide en términos de longitudes de onda en el rango de 400-700nm. Los científicos han identificado que los ojos humanos tienen 3 tipos diferentes de células de cono que ayudan a percibir el color. Este fenómeno se denomina tricromía. Para crear diferentes colores, el ojo humano necesita tres longitudes de onda diferentes de luz: azul (rango corto), verde (rango medio) y rojo (rango largo). Hay un umbral a partir del cual los ojos humanos no son lo suficientemente sensibles para distinguir pequeños cambios en los colores de una solución. Por lo tanto, se necesita un instrumento de medición más sensible que pueda dar resultados fiables y consistentes. Este instrumento se conoce como colorímetro. Para determinar la concentración de un soluto en una solución, se utiliza la ley de Beer-Lambert.