分析の比色法。一般的な特性。定義例。測色

溶液の色の濃さによる物質（より正確には、溶液による光の吸収による）。

基本情報

フランスの眼鏡技師ジュール・デュボスケによって1880年に作成された最初の測色計の1つ。

測色法は、視覚的に、または測色計などの機器を使用して、溶液中の物質の含有量を定量的に測定する方法です。

比色分析は、着色された溶液を与えるすべての物質を定量化するために使用できます。または、化学反応によって、着色された可溶性化合物を与えることができます。比色法は、透過光で調べた試験溶液の色強度を、厳密に定義された量の同じ着色物質を含む参照溶液の色、または蒸留水と比較することに基づいています。

測色と測光の出現の歴史は興味深いものです。 Yu。A.Zolotovは、Robert Boyle（彼の前の一部の科学者のように）が溶液中の鉄と銅を区別するためにタンニンの抽出物を使用したと述べています。しかし、明らかに、溶液に含まれる鉄が多いほど、溶液の色が濃くなることに最初に気付いたのはボイルでした。これが測色への第一歩でした。そして、測色の最初の機器は、最近まで使用されていたDubosqueタイプの測色計（1870）でした。

測色計と分光光度計は、特定の波長の光で透過する光の量を測定します。コントロール（通常は蒸留水または試薬を添加していない原材料）を使用して、デバイスをキャリブレーションします。

比色分析は、水化学分析を含む分析化学、特に天然水中の栄養素含有量の定量分析、測定、医学、および製品品質管理のための産業で広く使用されています。

測色

測色-スペクトルの可視および近紫外線領域での光の吸収による物質の濃度の定量的決定。吸光度は、測色計または分光光度計で測定されます。

ノート

ウィキメディア財団。 2010。

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測色は、吸収分析の最も簡単な方法の1つです。これは、濃度に応じた試験溶液の色合いの変化に基づいています。比色法はに分けることができます 視覚的測色と 測色。

視覚的測色

標準シリーズを犠牲にして実施されます。これを行うには、テストソリューションを一連の標準ソリューションと比較します。これらのソリューションは、新たに準備し、少なくとも10〜15％異なる必要があります。

たとえば、AlyamovskyによるpHの比色定量は、溶液中に存在する水素イオンの濃度に応じて色が変化するインジケーターの特性に基づいています。

Alyamovsky機器のスケールは、着色された溶液で満たされた一連の密封された試験管です。この光安定性ソリューションは、特定のpHで万能指示薬の色を模倣します。試験液をはかりと比較し、色が最も近い試験管を見つけます。液体の色がスケール溶液の色と一致しない場合は、色が近づいている2つの試験管間の平均値を取ります。場合によっては、Alyamovskyのセットがあり、標準のカラースケールは、溶液を含むアンプルではなく、カラーフィルムを含むガラスプレートで表されます。

比較を容易にするために、コンパレータがデバイスに取り付けられていますが、この場合、ソリューションをスケールと比較する手法が異なります。着色された試験溶液の入った試験管は、コンパレータの左側のソケットに配置する必要があります。コンパレータの右側のソケットから5mlの蒸留水を試験管に注ぎます。標準のカラースケールがコンパレータのスロットに挿入され、その色の部分は蒸留水を入れた試験管に接し、無色の部分は試験溶液に接する必要があります。コンパレータは左手で持ち、目の高さまで上げ、目盛りを手前に持って光の方に向けます。標準スケールを上下に動かして、テストソリューションの色と一致する部分を見つけます。コンパレータを目盛り付きで手前に向け、pH値を数え、分析結果を記録します。

測色

光比色法は、吸収光学分析で広く使用されている種類の1つです。分析された元素のより正確な決定のために、特別な装置が使用されます-光電気比色計（FEC）。

FECで作業する場合、既知の濃度の標準溶液の「光学密度-濃度」軸の検量線グラフの作成に基づいて、検量線法が最もよく使用されます。分析された溶液の光学密度を測定することにより、その濃度がグラフから求められます。光比色法をよりよく理解するために、学生はKFK-3-01でこの方法による溶液中の銅およびニッケルイオンの測定の実験室分析を実施するように招待されています。

ラボ1

光比色法による溶液中の重金属イオンの測定

目的： KFK-3-01フォト比色計での作業を学びます。 KFK-3-01の重金属イオンの含有量を測定します。

光度計KFK-3-01の作業順序。

キュベットコンパートメントの蓋を閉じます。「ネットワーク」トグルスイッチをオンにします。 30分後、作業を開始します。希望の波長を設定します。

1.波長の設定は、短波長側から長波長側に接続して行う必要があります。設置中に波長値が必要な値を超えた場合は、20〜30 Nmだけ短い波に戻し、必要な値に再調整する必要があります。
2.2つのキュベットを取ります。一方に蒸留水を注ぎ、もう一方に試験溶液を注ぎます。キュベットは側面のマークまで埋められています。キュベットの外面に滴がないようにする必要があります。
3.キュベットをセルコンパートメントに配置します。「ブランクサンプル」の入ったキュベットをキュベットホルダーの遠いソケットに入れます。キュベット移動ハンドルを左端の位置に設定します。キュベットコンパートメントの蓋を閉じます。
4.「D」または「C」キーを使用して測定モードを選択します。「＃」キーを押してください。下のインジケーターの上の行には、3〜5秒後に「卒業」と刻印されます。刻印が消えて「変更」が表示され、測定結果が一番下の行に表示されます。キュベット移動ノブを右に設定します。測定結果（試験液の吸光度）が一番下の行に表示されます。

タスク1.光比色法による溶液中のC++の含有量の決定。

機器と試薬：光度計KFK-3-01、キュベット3 cm、メスフラスコ50 ml、ピペット5.10 ml、Cu++の標準溶液-0.5mg/ ml、アンモニア溶液1：1。

実験手法

1. 波長の選択。

50 mlメスフラスコに、14mlのCu+2標準溶液を加え、15 mlのアンモニアを加え、水でマークまで希釈します。溶液の光学密度を混合して測定します/）波長から バツ。表に記入してください。 1.その波長が最適と見なされます X 0、与えられた溶液の光学密度の値が最大になる値（図1）。

米。 1.光学濃度依存性 E波長Xで

50 mlの容量のメスフラスコで、1〜7 mg / mlの異なる含有量のCu-^の5〜6個の溶液を準備します。各溶液の容量は15mlです。各フラスコに15mlのアンモニアを加え、水でマークまで希釈します。光学密度を混合して測定すると選択した波長で X0。表に記入してください。 2そして溶液Cの濃度に対する光学密度の依存性をプロットしますか？）（図2）。

3. 対照溶液中のCu+2の含有量の決定。

対照溶液を入れたフラスコに水10ml、アンモニア15mlを加えます。水でマークを付けて混ぜます。溶液の光学密度を測定します。キャリブレーショングラフ（図2）に従って、C0（溶液中のCu +2の含有量）を決定します。

4. 仕事から結論を導き出します。

タスク2.光比色法による溶液中のNa+2含有量の測定。

機器と試薬：光度計KFK-3-01、キュベット3 cm、メスフラスコ50 ml、ピペット5.10 ml、標準液1Ch1 ++-0.01 mg / ml、ジメチルグリオキシムの1％アルコール溶液、ヨウ素水、アンモニア溶液1：1。

実験手法

1. 波長の選択。

50mlのメスフラスコに10mlの標準液No.を加え、5mlのヨウ素水、6mlのアンモニアおよび2mlのジメチルグリオキシムを加えます。水でマークまで希釈し、混ぜます。 5〜7分後、さまざまな波長で溶液の光学密度を測定します。表に記入してください。 1.溶液の光学密度の依存性をプロットしますか？>波長 バツ。与えられた溶液の光学密度の値が最大になる波長7.0が最適と見なされます（図1を参照）。

2. キャリブレーショングラフの作成。

容量50mlのメスフラスコに、0.01〜0.1 mg /mlの含有量の異なるNo.+2の溶液を5〜6個用意します。各溶液の容量は10mlです。次に、段落1に示すように、各フラスコに試薬を追加します。水でマークを付け、混合します。 5〜7分後、選択した波長での溶液の光学密度を測定します。表に記入してください。 2そして光学密度の依存性をプロットします O溶液Cの濃度について（図2を参照）。

3. コンテンツの定義 № +2 制御ソリューションで。

対照溶液を入れたフラスコに10mlの水を加え、次に段落1に示すように試薬を加えます。測定/）0-溶液の光学密度。校正グラフ（図3）C（）に従って、C0-溶液中のNo.+2の含有量を決定します。

4.作業について結論を出します。

表1

（フィリンV.A.ビデオエコロジー。目に良いものと悪いもの。 M .: Videoekologiya、1997）。

試験溶液と特定の濃度の溶液（標準的なもの）の色の濃さを比較することに基づく分析方法は、比色分析（測色）と呼ばれます。観察者の目の助けを借りて実行される視覚的測色と、フォトセルの助けを借りて実行される光電測色との間で区別がなされる。

強度I0の光線が溶液層を通過すると、この層を通過した後、光強度はそれに減少します。測色の基本法則であるブーゲ-ランベルト-ベールの法則の方程式は、次の形式になります。

ここで、濃度Cおよび層の厚さlの溶液を通過した後の光フラックスの強度です。 I0-入射光フラックスの強度。 gは、入射光の波長、溶質の性質、および溶液の温度に依存する係数です。係数gはモル吸光係数と呼ばれます。溶液Itを通過する光束の強度と入射光流束I0の強度との比は、透過または透明度と呼ばれ、文字Tで表されます。

層の厚さ1cmを基準としたTの値を透過率と呼びます。透過の逆数の対数は、吸光度（吸光度）E、または光学密度Dと呼ばれます。

したがって、返済Eは、溶液中の物質の濃度に正比例します。返済の濃度依存性を横軸に沿ってプロットし、縦軸に沿って返済をプロットすると、原点から直線になります（図52）。

このようなグラフにより、測色の基本法則が研究対象のソリューションに適用できるかどうかについて結論を出すことができます。ソリューションがこの法則に従っている場合、返済の依存関係を表すグラフ。濃度から、直線で表されます。解がこの法則に従わない場合、曲線の一部または全長に沿って真直度に違反します。

視覚的測色の方法

視覚的測色は、次のいずれかの方法で実行されます。1）標準シリーズ法。 2）比色滴定または複製法。 3）色の均等化方法。それらの最初の2つは、測色の基本法則に準拠する必要はありません。色の均等化の方法では、測色の基本法則に対する解の従属が必要です。

標準シリーズ方式

メソッドの本質。標準シリーズの方法を使用して比色分析を行う場合、特定の厚さの層の試験溶液を、色の強度が約10〜15％異なる同じ層の厚さの標準溶液のセットと比較します。未知の濃度は標準溶液の濃度に等しく、その色は試験溶液の色と一致するか、最も近い2つのより弱いまたはより強い色の間にあります。標準シリーズ法を使用して、精留アルコール中のアルデヒド、フーゼル油、およびメチルアルコールの含有量を測定できます。同じ厚さの無色のガラスで作られた同じ直径の研磨ストッパーを備えた試験管で色を比較します。比色試験管を専用スタンド（図53）に置き、すりガラスや白い紙を背景に、標準液の色と試験液の色を比較します。底が平らなチューブを使用する場合、上からソリューションを見ることで色を比較できます。これは、色の弱いかみそりで作業する場合に特に便利です。

1）含有量が0.0005のイソアミルアルコールの標準溶液。 0.001; 0.002および0.003％vol。フーゼル油とアルデヒドを含まない96％エタノール中。

2）濃縮x中のパラジメチルアミノベンズアルデヒドの0.05％溶液。相対密度1.835の硫酸を含みます。

分析の進捗状況。 1mlあたり0.5mlの試験アルコールをメスシリンダーで測定し、首の長い清潔で乾燥した平底フラスコに入れ、測定シリンダーから10mlのパラジメチルアミノベンズアルデヒド溶液を加えます。内容物を混合し、フラスコを沸騰水浴に浸し、沸騰水で正確に20分間保持します。水浴として300mlのガラスビーカーを使用します。フラスコの首は、沸騰するときに傾斜した位置にある必要があります。 20分後、フラスコを流水で急速に冷却します。同時に、フラスコの内容物は淡黄色がかったピンク色になり、フーゼル油の内容に応じてさまざまな強度のピンクに変わります。

フラスコの内容物を、接地ストッパー付きの試験管に注ぎます。試験アルコールの色を、試験アルコールと同じ処理を施した標準液の色と比較します。色の一致により、試験アルコール中のフーゼル油の含有量が決定されます。

比色滴定法

比色滴定法では、濃度が不明な着色溶液を一定量、一定濃度の標準液を加えた水と比較します。色がテスト溶液と等しくなるまで、ビュレットから溶液を追加します（滴定）。発酵プラントの技術化学的管理では、この方法を使用してビールの色を決定します。これは、0.1Nのミリリットルで表されます。蒸留水100mlにヨウ素溶液を加え、ビール100mlで色を均一にします。進捗。この定義は次のように実行されます。 150〜200 mlの容量を持つ2つの同一の化学ビーカーを、白い紙のシートまたは白い磁器のプレートに置きます。 100 mlのビールを一方に注ぎ、100mlの蒸留水をもう一方に注ぎます。 0.1Nを攪拌しながらビュレットから注がれたコップ一杯の水に。上と横（液体を通して）の両方から見たときに液体の色が同じになるまでヨウ素溶液。

色の均等化方法

同じ着色物質を含むが濃度が異なる2つの着色溶液があると想像してください。各ソリューションの償還は、それぞれ次のようになります。

これらの溶液の層の厚さを変えることにより（l）、異なる濃度にもかかわらず、両方の溶液を通過する光フラックスの強度が同じになる状態を達成することが可能です-光学平衡が来るでしょう。これは、両方のソリューションが同じ割合の光を吸収する場合に発生します。ソリューションの返済が等しくなるとき。この場合、E1=E2およびeC1l1=eC2l2です。両方の溶液の吸光係数eは同じです（溶液には同じ物質が含まれています）。その結果、

それらの。観察された同じ色の溶液の層の厚さは、溶液の濃度に反比例します。層の厚さと濃度の間のこの関係は、色均等化法の基礎です。

色の均一化は、特別なデバイスである測色計で実行されます。非常に一般的な液浸測色計はDubosqueシステムです。この測色計の光学スキームは次のとおりです（図54）。ミラー1からの光フラックスは、セル2、プランジャー4、プリズム6、レンズ8および9のテスト溶液の層を通過し、接眼レンズに入り、光フィールドの右半分を照らします。別の光線束は、セル3、プランジャー5、プリズム7、レンズ8および9の標準溶液層を通過し、接眼レンズに入り、光学フィールドの左半分を照らします。ラックを使用して溶液の柱の高さを変更することにより、光学的平衡が達成されます-界面の消失。測色計の概観を図1に示します。 55。

アルコール飲料の色は、キュベットの1つが対応する乾燥色標準が配置されているフレームに置き換えられたDubosqueタイプの液浸測色計であるカラーメーターによって決定されます。単色標準は、永久化学染料で染色されたアセテートフィルムです。

試験品の色を測定するために、ろ過後、カラーメーターのキュベット1に注ぎ（図56）、対応する標準液2を専用スタンドに置きます。試験でキュベットを通過した光線。溶液と色標準は、プリズム3と4を通ってチャンバー5に入り、光線を望遠鏡6に向ける2つのプリズムがあります。望遠鏡では、フィールドが観察され、その半分が、調査中の製品。フィールドの両方のセグメントの均一な着色は、ラックの助けを借りてキュベット1を上下させることによって達成されます。

視野の両方のセグメントの色を均一にした後、ミリメートル単位の液柱の高さをデバイスのスケールでカウントし、特定の製品に対して承認された柱の高さと比較します。したがって、オレンジリキュールの場合は標準No. 7を使用し、カラーメータースケールでのカラムの高さは33 mm、チョコレートリキュールの場合は標準No.14のカラムの高さは26mmになります。すべてのアルコール飲料について指定されたデータは、アルコール飲料製造の技術的および化学的管理に関する指示に記載されています。得られた数値が±5で等しいか異なる場合、試験製品の色は承認されたサンプルに対応していると見なされます。結果として得られる高さが承認された高さよりも高い場合、製品は下塗りされ、それより低い場合は、再塗装されます。

一連の標準には、無色の補正フィルターが含まれています。これは、一部の製品の色の自然な明るさをカラーフィルターの色の明るさと等しくするために使用されます。補償器は、製品と一緒にキュベットの下のカラーメーターの光穴に配置されます。

測色法

この方法は、「野菜の乾燥と食品濃縮物の生産の技術化学的管理」の章で説明されています。

アルコール生産の半製品中の炭水化物含有量の比色定量（VNIISL法）

アルコール製造の半生成物中の比色法によって炭水化物の含有量を決定するための試薬は、化学物質中のアントロン溶液です。相対密度1.830（濃度0.2％wt。）の硫酸を含む。強酸性環境では、グルコースが分解してフルフラール誘導体を形成し、これがアントロンと反応して緑色の錯体化合物を形成します。この方法は炭水化物の総量を決定し、データはブドウ糖の単位で取得されます。アントロンとの反応は強酸性環境で進行するため、多糖類のグルコースへの予備加水分解は必要ありません。この場合、多糖類は加水分解されて単糖類になり、アントロンと反応します。

炭水化物含有量を決定するには、x溶液で検量線を作成する必要があります。 5-10 mg / 100 mlの濃度のブドウ糖を含みます（図59）。検量線は次のように作成されます。ソリューションを準備するx。ミリグラムごとに100mlの溶液に5〜10mgの濃度のブドウ糖を含みます。次に、試薬5mlを耐火ガラス試験管20mlに注ぎ、調製したブドウ糖液2.5mlを注意深く加えて2層を形成します。チューブをグラウンドストッパーで閉じ、内容物をすばやく混合し、チューブを沸騰水浴に6分間入れます。この後、チューブを浴から取り出し、反応混合物を２０℃に冷却し、着色された溶液を、光波長６１０ｎｍの光フィルターおよび面長５のキュベットを使用する光比色計で比色分析する。んん。測定は、最も濃縮された溶液（この例では、100mlの溶液に10mgのグルコース）から開始します。光学密度は、左側のドラムを使用して測定されます。すべての溶液の光学密度を測定した後、横軸に既知の濃度をプロットし、縦軸に対応する光学密度をプロットして、検量線を作成します。上記の曲線（図59を参照）からわかるように、光学密度は溶液中のグルコース濃度に比例して増加します。この依存関係は直線で表されます。

炭水化物を測定するには、100 mlの溶液で5〜10 mgの含有量に試験溶液を希釈し、次のように測定を行います。5mlの反応混合物を試験管に注ぎ、次に2.5mlの試験溶液を注意深く加えて、2つの層を形成します。今後は、検量線の作成と同様に進めてください。検量線に沿って光学密度Dを決定すると、溶液中のグルコース含有量がわかります。溶液中のグルコース含有量は、次の式を使用して計算することもできます。

これは検量線の方程式であり、この線の座標に基づいています。

通常、光学密度は、面の長さが5mmのキュベットで測定されます。グルコース溶液が非常に濃縮されている場合、アントロンとの反応後、非常に濃い色の溶液が得られ、その光学密度は光比色計ドラムの限界光学密度よりも大きくなり、その光学密度を決定することはできません。価値; 高度に希釈されたグルコース溶液では、光学密度の値が小さくなり、測定の誤差が大きくなります。どちらの場合も、分析を繰り返し、それに応じて溶液の希釈を変更する必要があります。分析を繰り返さずに、測色中に別のキュベットを使用して光学密度を決定することもできます。面の長さが3または1 mmの強い色の溶液の場合、弱い色の溶液の場合-10または20mmです。他のキュベットの光学密度を取得したため、面長5mmのキュベットに対して作成された検量線を使用してグルコース含有量を決定することは不可能です。最初に、溶液の光学密度の値を計算する必要があります。これは、次の式に従って、このキュベットエッジの長さに対して得られます。

ここで、D5は、面の長さが5mmのキュベットを使用して得られた溶液の光学密度です。 Dxは、面の長さがmmのキュベットで得られた溶液の光学密度です。

この方法は、ペントースやペントサンが含まれていないグルコース残留物を含む溶液に適用できます。

穀物ジャガイモ成熟マッシュ中の可溶性未発酵炭水化物の含有量の測定（VNIISL法）

成熟した穀物-ジャガイモのマッシュは、アルコールに変換できる炭水化物（デンプン、デキストリン、マルトース、グルコース）とともに、アルコールに変換されないペントースとペントサンも含んでいます。化学的方法で測定すると、炭水化物の総量がわかります。一方、マッシュに含まれる発酵性炭水化物の含有量を知ることは非常に重要です。これは、発酵は可能ですが、糖化と発酵が不完全なために発酵しなかった、いわゆる未発酵炭水化物です。最近まで、それらは炭水化物とペントースの総量の差によって決定されていました。ペントースの測定（p。82を参照）は、比較的困難で時間がかかります。比色分析により、マッシュ中の未発酵炭水化物を直接測定することができます。

アントロンは、ペントースを含むすべての炭水化物で染色されることが知られています。ただし、アントロン反応は、ペントースの測定では、ヘキソースの分析よりも約12倍感度が低くなります。 VNIISLは、分析結果に対するペントースとペントサンの影響を排除する、アントロン法の新しい修正を開発しました。この変更は、次の測色法則に基づいています。成分の混合物の光学密度は、個々の成分の吸光係数とそれらの濃度の積の合計に等しくなります。

ここで、Dは混合物の光学密度であり、lg0/lに等しくなります。ここで、l0は初期光の強度です。 lは溶液を通過する光の強度です。 e1、e2、...、en-償還比率;

ここで、Dは成分の光学密度、Cは溶液中の成分の濃度、lはキュベット面の長さです。

溶液の光学密度は波長に依存します。メソッドを開発する際に、2つのウェーブが選択されました。それらの1つでは、最初の成分（グルコース）は強いバンドを持ち、2番目の成分（アラビノース）は非常に弱い吸収しかしません。別の波長では、画像を反転させる必要があります。実施された研究に基づいて、610および413nmの光波長を有する光フィルターが測色のために選択された。

マッシュ中の未発酵炭水化物の含有量の測定は、以下のように行われる。 25 gのマッシュろ液をガラスに量り取り、200mlメスフラスコに移します。ガラスを水ですすぎ、洗浄液を同じフラスコに注ぎます。次に、硫酸亜鉛の30％溶液2mlをフラスコに加えて清澄化し、撹拌し、2〜3分間保持し、黄色の血液塩の15％溶液2mlを加えて再度混合する。溶液の量を蒸留水でマークまで上げた。

溶液を濾過して乾燥フラスコに入れる。ろ液の最初の20〜30 mlは廃棄され、その後の部分は分析に使用されます。ろ液を2回希釈して、100 mlの溶液に5〜12mgの炭水化物が含まれるようにします。測定のために、10mlのアントロン試薬を粉砕ストッパー付きの20mlの試験管に注ぎ、液体が混ざらないように5mlの試験溶液を注意深く加えますが、2つの層が得られます。チューブはストッパーで閉じられます。並行して、10mlの試薬に5mlの蒸留水を加えてブランク溶液を調製します。チューブの内容物を10秒間激しく攪拌し、激しく沸騰した水浴に浸します。沸騰は、チューブがバスに浸された瞬間から0.5分以内に再開する必要があります。浴中の水の沸騰の始まりに気づき、反応を実行するために5.5分間放置します。熟成後、チューブを流水浴で20°Cに冷却します。得られた溶液の光学密度は、2つの光フィルターを使用して光電測色計の左側のドラムで測定されます。波長L =610nmのオレンジ色と面の長さが5mmのキュベット内の波長L=413nmの青紫色。キュベットを試験溶液で2〜3回すすぎ、液体が端に5mm到達しないように充填します。キュベットの外壁をジェット水で洗浄し、乾いた濾紙で拭きます。同様に、同じサイズの他の2つのキュベットにブランク溶液を注ぎ、光学密度を測定します。

光学密度の値によると、可溶性の未発酵炭水化物の含有量は次の式に従って求められます。

ここで、D1は、波長L =610nmの光フィルターを使用した場合の光学密度です。 D2-波長L=413nmの光フィルターによる光学密度。 nは希釈係数です。

簡単な理論情報。比色法は、溶液による光の吸収の視覚的評価に基づいています。比色分析は、分光光度分析のごく一部です。最も単純な比色法は19世紀に登場しましたが（たとえば、ミネラルウォーターを分析する方法）、今日でも農薬、水化学、臨床分析では、機器や実験装置を必要としないエクスプレス法が使用されています。比色法は、分析の迅速性と低コストがその精度よりも重要である場合に使用されます。最新の測色技術では、吸光度を測定するための機器による方法と同じ測光反応が使用されていることに注意してください。

比色分析のさまざまなバリエーションを使用して、分析物の濃度を推定できます。

1. 標準スケール法。これは、すべての比色法の中で最も一般的で最速です。その中で、試験溶液の可視色は、同一のシリンダーまたは試験管で、同じ組成の一連の着色溶液と比較されますが、分析物Xの既知の含有量と比較されます。試験溶液中の濃度X、新しい、この特定の濃度範囲のより詳細なスケールを作成し、それを使用して分析結果を調整します。標準スケール法は、（調整法とは対照的に）ランベルト・ベールの法則を満たす必要がなく、30％relのオーダーの誤差を与えます。

人間の目は、同じ色の強度の変化よりも色の濃淡をはるかによく区別するため、標準スケールを形成する溶液の色が異なる場合、標準スケール法の方が良い結果が得られます。たとえば、遷移金属がない場合の有機試薬ジチゾンは純粋な緑色であり、ジチゾンと亜鉛の複合体は赤色であり、異なる量の亜鉛と同じ量のジチゾンを過剰に摂取した標準スケールの溶液はすべてを与えます緑と赤の間の可能な中間色。このような場合、標準スケールでの金属濃度の測定は、多くの機器による方法よりも精度が劣ることはありません（10％程度の誤差）。

2. 比色滴定。このような「滴定」では化学反応は起こらず、名前は条件付きです。この方法は、試験サンプルから着色溶液を調製して特定の容器に注ぎ、既知の濃度（サンプルよりも高い）の標準着色溶液Xを、純粋な別の同様の容器に徐々に加えるというものです。カラー溶液が目と等しくなくなるまで溶媒。吸収層の厚さが同じであるため、色を均一にした後、両方の溶液のXの濃度も同じであると考えられます。使用した標準液の量に応じて、サンプルに含まれる物質の量を算出します。

3. 希釈法。この方法では、テストおよび標準の着色溶液も準備され、次に、より濃く着色された溶液が、（溶液層の同じ厚さで！）それらの可視色が等しくなるまで純粋な溶媒で希釈されます。希釈の程度を知って、試験溶液の濃度を計算します。

4. 等化法。ここでは、吸収層の厚さを変えることにより、研究された標準溶液による同じ強度の光吸収が達成されます。これは、特別な装置で行うことができます-液浸測色計、または上から見た場合、単にシリンダーのペアで。両方の溶液の化学組成が同じで、ランベルトベールの法則が満たされ、可視色（したがって溶液の光学密度）が同じである場合、次のように書くことができます。

D st \ u003d e l st C st D x \ u003d e l x C x C x \ u003d C st l st / l x

等化法は他の比色法よりも正確であり、10〜20％の誤差でCxの濃度を見つけることができます。

この論文では、さまざまな有毒物質の含有量について天然水を分析する方法について説明します。すべての場合において、標準スケールの方法が推奨されます。ただし、教師の指示により、別の視覚的方法で分析を行うことができます。比色法によって天然水中で測定できるいくつかの有毒物質の特性と、それらからの着色化合物の形成反応について考えてみましょう。実験室での作業の過程で実行する必要があるのはこれらの反応です。

フェノールの測定フェノールは、ベンゼン環などの芳香族核に直接結合した1つまたは複数のヒドロキシル基を持つ芳香族化合物です。それらは、産業企業、特にコークスや石油精製所の排水から環境に入ります。フェノールには強い生物学的効果があります。河川水中のフェノール濃度が0.50mg/ lの場合、魚は死にます。ロシア連邦の飲料水では、フェノールの最大許容濃度は0.001 mg / lに設定されています（最も単純なフェノールC 6 H 5 OHの観点から）。飲料水、天然水、廃水に含まれるフェノールの含有量は、衛生サービスの研究所やその他の組織によって管理されています。フェノールを測定するには、さまざまな方法を使用してフェノールを着色化合物に変換します。分析方法の選択は、試験水中のフェノールの濃度と干渉物質の存在に依存します。分析中に、フェノールを試験サンプルから水蒸気で蒸留することにより、非揮発性干渉物質からフェノールの量を分離することがあります。これは、この作業では必要ありません。フェノールの濃度が0.05〜50 mg / l（重度の汚染水）のレベルであると予想される場合は、p-ニトロアニリンとの反応を使用したGriess法に従って分析を実行します。この試薬は、事前に（分析の日に）亜硝酸ナトリウムでジアゾ化され、次にフェノールとのアゾカップリングが実行されます。

2H+®+2H2 O

得られたアゾ染料は、濃い黄褐色をしています。他の試薬（亜硝酸塩、p-ニトロアニリン）を大量に等量摂取した場合、染料の濃度は水中のフェノールの濃度に比例します。決定は非選択的です：異なるフェノールは、特性が類似した着色製品を与えます。生成物の収量はpHに強く依存します。ジアゾ化は酸性媒体で行われ、アゾカップリングはアルカリ性媒体で行われます。

仕事をするときは、フェノールとp-ニトロアニリンは有毒であることに注意してください。 取扱注意！

亜硝酸塩の測定天然水中の亜硝酸塩濃度の上昇は、生活排水による亜硝酸塩の汚染を示しています。天然水中の亜硝酸塩の含有量は、1リットルあたり数マイクログラムから10分の1 mgの範囲です（亜硝酸塩はフェノールよりも毒性が低く、MPCは1 mg / lです）。亜硝酸塩を測定するために最も一般的に使用される比色法は、亜硝酸塩とスルファニル酸およびα-ナフチルアミンとの反応（Griess-Ilosvay反応）に基づいています。最初に、存在する亜硝酸塩がスルファニル酸と反応し（ジアゾ化反応）、次にジアゾ化スルファニル酸がα-ナフチルアミンと反応し（アゾカップリング反応）、赤紫色の染料が形成されます。

両方の試薬は亜硝酸塩と比較して大過剰に導入されるため、染料の濃度とその溶液の光学密度は亜硝酸塩の濃度にのみ依存します。ランベルトベールの法則は一般的によく当てはまります。追加の濃度なしでの亜硝酸塩の検出限界は1mg/lです。強力な酸化剤と還元剤が干渉します。

塩素の測定「活性塩素」の含有量は、塩素化水道水の分析中に測定されます。一部の廃水では、溶存塩素も測定されます。MPCC l \ u003d 0.4 mg/l。 Cl 2分子に加えて、「活性塩素」の概念には、次亜塩素酸塩、クロラミンなど、水の塩素化中に形成される他の多くの不安定な塩素化合物も含まれます。これらの化合物はすべて遊離塩素のように反応し、合計で決定されます。。分析結果はCl2（mg / l）で表されます。決定は、水をサンプリングした直後に実行する必要があります。

少量の塩素の測定には、o-トルイジンを用いた比色法が最も便利です。この試薬は、完全には理解されていないメカニズムによって塩素（および他の酸化剤）によって酸化され、溶液は黄色またはオレンジ色になります。鉄（> 0.3 mg / l）と亜硝酸塩（> 0.1 mg / l）は測定を妨害します。多くの干渉物質が存在する場合、塩素の測定は非常に複雑になります。適切な技術は文献に記載されています。

酸化されたo-トルイジンを含む標準スケールは保管中に不安定であり、毎日再度調製することは望ましくないため、実験室ではK 2CrO4とK2Cr 2O7の溶液から調製された安定した人工スケールを使用することがよくあります。このスケールの標準溶液の色は、塩素とo-トルイジンの反応生成物のさまざまな既知の量を含む溶液の色に正確に対応しています。このような人工スケールは、実際には非常に頻繁に使用されます。

化学分析の方法としての比色分析は、溶液中の特定の物質の濃度を決定するために使用されます。この方法では、着色された溶液、または特定の化学反応の結果として着色される可能性のある溶液を扱うことができます。

測色の基礎

比色分析を使用した化学分析法は、色の強度が溶液中の着色物質の濃度と液層の厚さに依存するというブーゲー-ランベルト-ベールの法則に基づいています。

さまざまな比色技術を使用して、溶液中の特定の物質の定量的含有量をかなり高い精度で推定することができます-通常は0.1〜1％です。この精度は、原則として、はるかに複雑で高価な化学分析の結果として濃度が決定される精度に劣らず、産業だけでなく専門家の性質の多くのタスクにも十分です。比色法では、最大10-8 mol/lの物質の濃度を測定できます。

比色法は、視覚的な比較または機器（光比色計または分光光度計）を使用した比較を使用します。比較は、直接法または代償法によって行われます。

直接法

直接法では、特定の温度および特定の液体層での試験溶液の着色度を参照溶液と比較します。この標準液には、同じ温度で同じ液体層に正確に既知の量の色素が含まれています。

蒸留水と比較することもあります。原則として、そのような方法は、光比色計または分光光度計の使用に依存しています。これらのデバイスは、テスト溶液を通過した放出光の強度に応じて、電流の強さを測定します。

ハードウェア測定の精度は、視覚的な測定よりも高くなります。視覚的方法を使用して、溶液の色の強度を、既知の物質の濃度である参照溶液と比較することもできます。

補償方法

補正方法は、テストサンプルの色を参照色にすることに基づいています。ミラー、メガネ、プリズムなどのさまざまな光学デバイスを使用したソリューションは、研究者の視野内で組み合わされるようにデバイスに配置されます。目は2つのサンプルの同じ色を高精度で修正することができます。一部のデバイスでは、色の強度が一致すると、最初にソリューションを分離する視覚的な境界が消えるという事実によって、タスクが容易になります。

検討した溶液を参照溶液にするために、透明な溶媒を加えるか、液層の高さを上げます。次に、添加された希釈剤の値または溶液層の高さから、溶液中の着色剤の濃度の定量的特性が導き出される。補正方法は、視覚測色計と光測色計で使用されます。それらは、温度などの外部要因の影響を受けないため、最も実用的です。

比色法はいつどこで適用されますか？

化学分析の比色法は、溶液の正確な化学組成がわかっている場合に使用されます。ソリューションは透過的です。参照サンプルがあります。サンプルとテスト溶液の温度は同じです。これらの方法の助けを借りて、特定の試薬を加えることによって溶液を着色させることが可能である場合、着色されていない溶液中の物質の濃度を決定することが可能です。