Le colorimètre est un instrument qui analyse quantitativement la concentration d'une substance en mesurant le degré d'absorption d'une solution de lumière à une longueur d'onde spécifique, largement utilisé dans les domaines de la chimie, de la biologie, de la surveillance de l'environnement, etc. De nombreux facteurs dans les applications pratiques peuvent influer sur la précision et la répétabilité des mesures. Les facteurs d'influence suivants sont systématiquement analysés en termes de source lumineuse, de sélection de longueur d'onde, de boîte colorimétrique, de nature de l'échantillon, de conditions environnementales, d'étalonnage des instruments, de spécifications opérationnelles et de traitement des données.

I. caractéristiques de la source lumineuse

1. Stabilité de la source lumineuse

Les colorimètres utilisent généralement des lampes à filament de tungstène (zone visible) ou des lampes à deutérium (zone ultraviolette) comme source lumineuse. L'intensité de la source lumineuse est fortement influencée par les fluctuations de tension, le vieillissement de l'ampoule ou les conditions de dissipation de chaleur. Par exemple, l'instabilité de la tension peut provoquer des fluctuations de l'intensité lumineuse qui font dériver les lectures d'Absorbance; Après une utilisation à long terme, le spectre d'émission de la lampe au tungstène peut subir un décalage vers le rouge, ce qui entraîne une atténuation de l'intensité lumineuse à une longueur d'onde spécifique, affectant la sensibilité de détection des échantillons à faible concentration.

2. Pureté spectrale

La source lumineuse doit fournir une bande étroite de lumière monochromatique. Si un monochromateur, tel qu'un prisme ou un réseau, n'a pas une résolution suffisante, la lumière parasite peut augmenter le bruit de fond et réduire la limite inférieure de détermination. Par exemple, lors de la détection d'acides nucléiques dans la région ultraviolette, la présence d'un composant visible de la source lumineuse peut interférer avec la plage linéaire d'un échantillon à forte concentration.

3. Effets thermiques

Le travail continu provoque la chaleur de la source lumineuse, ce qui peut entraîner un décalage de longueur d'onde ou une atténuation de l'intensité. Par exemple, une lampe au tungstène halogéné après une longue période de travail, l'intensité lumineuse de la zone proche infrarouge peut diminuer considérablement en raison de la production de chaleur, affectant la mesure du spectre proche infrarouge.

Sélection de longueur d'onde et monochromaticité

1. Adaptation de longueur d'onde d'absorption maximale

La réaction de rendu des couleurs de la substance à mesurer doit être déterminée à la longueur d'onde caractéristique d'absorption. Si la longueur d'onde s'écarte du pic d'absorption maximal, le coefficient d'absorption molaire diminue et la sensibilité diminue. Par exemple, les substances phénoliques ont une forte absorption à 270 nm, et si la détection de longueur d'onde de 400 nm est mal utilisée, l'Absorbance peut être inférieure à la limite de détection.

2. Erreur de filtre ou de monochromateur

Le vieillissement du filtre ou la déformation de la ligne de pointage du réseau peut entraîner des écarts de longueur d'onde. Par exemple, lors de la détection d'une solution de sulfate de cuivre avec un filtre de 500 nm, si la longueur d'onde réelle est décalée à 510 nm, une erreur peut être introduite en raison de la déviation.

3. Impact de la bande passante

Plus la bande passante de la lumière sortante d'un monochromateur est étroite, plus la spécificité de mesure est élevée. La lumière à large bande peut contenir des signaux perturbateurs d'autres substances absorbant la lumière. Par exemple, dans un système de mélange multicomposant, une large bande peut superposer des pics d'absorption de composants indépendants, entraînant une distorsion quantitative.

Iii. Qualité et utilisation de la boîte colorimétrique

1. Matériaux et transmission de la lumière

Les boîtes colorimétriques en quartz conviennent à la zone ultraviolette et les boîtes colorimétriques en verre ordinaires ne conviennent qu'à la zone visible. Si le matériau est mal choisi (par exemple, mesurer le spectre ultraviolet avec une verrerie), la lumière est absorbée par le matériau lui - même, ce qui entraîne une absorption imaginaire élevée.

2. Uniformité optique

La différence d'épaisseur de la boîte colorimétrique doit être contrôlée à ± 0,02 mm près. Si les deux faces de transmission de la lumière ne sont pas parallèles ou d'épaisseur inégale, cela violera l'hypothèse de « l'épaisseur uniforme de la couche liquide» dans la loi de Lambert, conduisant à une courbe standard non linéaire.

3. Contamination et rayures

Les empreintes digitales, l'huile ou l'usure dispersent la lumière et augmentent l'Absorbance Baseline. Par example, lors de la détermination de faibles concentrations d'ions de métaux lourds, des traces d'empreintes digitales sur une boîte colorimétrique peuvent entraîner une augmentation de l'Absorbance de 0,01, ce qui équivaut à introduire une erreur relative de 1%.

Iv. Nature de l'échantillon et pré - traitement

1. Conditions de réaction de rendu des couleurs

La quantité d'agent de rendu des couleurs, le temps de réaction, le pH et la température doivent être strictement contrôlés. Par exemple, lors de la mesure du phosphate par la méthode du Molybdate d'ammonium, le pH doit être contrôlé à 6,5 - 7,5, sinon le complexe bleu de phosphomolydène résultant est pauvre en stabilité et l'Absorbance varie considérablement au fil du temps.

2. Particules en suspension et émulsion

Les colloïdes ou les précipités en solution dispersent la lumière (effet dindal), ce qui entraîne une augmentation imaginaire de l'Absorbance. Par exemple, un lixiviat de sol non filtré peut être hyperabsorbant en raison de la suspension de sédiments et nécessiter un prétraitement par centrifugation ou filtration.

3. Gamme de concentration de couleur

La plage optimale d'Absorbance est de 0,2 à 0,8 (correspondant à t = 80% - 15%). La dilution est nécessaire lorsque la concentration est trop élevée, sinon elle s'écarte de la plage linéaire (p. ex., diminution de \ (\ \ varepsilon \) due à l'agrégation de solutés à des concentrations élevées). Par exemple, lorsque la protéine est mesurée par la méthode du bleu brillant de coomass, l'échantillon doit être dilué lorsque l'Absorbance dépasse 1,5.

V. perturbation des facteurs environnementaux

1. Fluctuations de température

Les réactions de rendu des couleurs sont plus exothermiques ou endothermiques. Par exemple, pour chaque augmentation de 1 °C de la température, la vitesse de réaction peut être augmentée de 10% lorsque le dichromate de potassium est mesuré par oxydation COD, ce qui entraîne un rendu des couleurs incomplet ou une augmentation des réactions secondaires.

2. Humidité et poussière

L'environnement à humidité élevée est susceptible de faire la surface des éléments optiques (tels que les lentilles, les miroirs) se révéler ou d'adsorber la poussière, réduisant ainsi la transmission lumineuse. Par exemple, un colorimètre qui n'est pas protégé contre l'humidité pendant la saison des pluies peut présenter une dérive de base.

3. Interférence électromagnétique

Les détecteurs sont pour la plupart des photodiodes ou des photomultiplicateurs sensibles aux champs électromagnétiques. Les appareils à haute fréquence situés à proximité du laboratoire (p. ex., les stations de base de téléphones cellulaires) peuvent introduire du bruit qui affecte la détection de signaux faibles.

Vi. Étalonnage et entretien des instruments

1. Paramètres de contrôle vierges

Le liquide vierge doit être conforme à la matrice de l'échantillon (p. ex., solvant, régulateur de pH). Si le liquide blanc est mal choisi (par exemple, remplacer le liquide de référence contenant un agent de rendu des couleurs par de l'eau pure), des perturbations de l'absorption de fond peuvent être introduites. Par exemple, pour mesurer les nitrates par spectrophotométrie, le liquide vierge doit contenir le même volume d'agent chromogène.

2. Calibration régulière

La précision de l'Absorbance est calibrée à l'aide d'une solution standard telle que k₂cr₂o₇ 0,01 mol / L. Les instruments qui n'ont pas été étalonnés pendant une longue période peuvent entraîner un écart de valeur nominale > 5% en raison du vieillissement du détecteur ou de l'atténuation de la source lumineuse.

3. Correction de la lumière parasite

Les colorimètres haut de gamme sont équipés d'une fonction de correction de la lumière parasite, mais les modèles bas de gamme doivent vérifier la ligne de base par un chemin optique bloqué (près de 0 a). Avec une lumière parasite > 2%, les échantillons à haute perméabilité peuvent ne pas être déterminés avec précision.

Vii. Spécifications opérationnelles et erreurs humaines

1. Opération de boîte colorimétrique

Vous devez pincer la surface de poil lorsque vous tenez la boîte colorimétrique et éviter que les doigts ne touchent la surface de transmission de la lumière; Après avoir versé le liquide, vous devez essuyer dans une seule direction avec du papier essuie - glace pour éviter les rayures. Un fonctionnement incorrect peut entraîner une différence d'Absorbance > 0,05.

2. Temps de lecture

La réaction de rendu des couleurs nécessite la lecture des données pendant la période de stabilisation. Par exemple, lorsque la méthode DNS mesure le sucre réduit, 5 à 15 minutes après le rendu des couleurs est la meilleure fenêtre de lecture, trop tôt ou trop tard entraîne une erreur.

3. Mesure de répétabilité

Le même échantillon doit être moyenné au moins 3 fois pour réduire l'erreur aléatoire. Par exemple, lors de la détermination du chrome hexavalent dans l'eau, un écart de mesure unique peut atteindre ± 3% et la moyenne tertiaire peut être réduite à ± 1%.

Viii. Traitement des données et choix des méthodes

1. Gamme linéaire de courbe standard

L'applicabilité de la loi de Lambert - beer doit être vérifiée. Si la zone de concentration élevée s'écarte de la linéarité (par exemple \ (r ^ 2 < 0999 \)), une équation quadratique ou un ajustement par segments sont nécessaires. Par exemple, lorsque le fer est mesuré par la méthode de l'orthophénoline, il faut procéder à une reconstitution après dilution à des concentrations > 5 mg / L.

2. Déduction des blancs et correction des interférences

Les échantillons complexes doivent être déduits des blancs de réactifs et des interférences de matrice. Par exemple, lors de la mesure des métaux lourds dans l'extrait du sol, il est nécessaire de préparer de manière synchrone les « blancs de réactifs» et les « blancs de substrat» afin d'éliminer les interférences de la réaction des agents chromogènes avec les composants du sol.