Colorímetro: definición, absorbancia y medición de concentración

Colorímetro: qué es, cómo mide la absorbancia y determina la concentración según la ley de Beer-Lambert. Guía práctica para mediciones precisas y aplicaciones químicas.

Un colorímetro es un instrumento utilizado para medir colores y estudiar la colorimetría. En la práctica analítica se emplea para determinar la absorbancia (también llamada a veces absorbencia) de una solución a una o varias longitudes de onda de la luz. Midendo cuánto de la luz incidente es absorbida por la muestra, el colorímetro permite estimar la concentración de un soluto conocido o comparar colores entre muestras.

Cómo funciona

Un colorímetro típico consta de:

• Una fuente de luz (lámpara).
• Un filtro o monocromador que selecciona la longitud de onda deseada.
• Una cubeta o porta-muestras transparente (por ejemplo, de vidrio o plástico) que contiene la solución.
• Un detector que mide la intensidad de la luz transmitida.
• Un sistema electrónico que convierte la señal del detector en una lectura de transmitancia o absorbancia.

La medida básica es la transmitancia (T), definida como la fracción de luz que atraviesa la muestra (I/I0). A partir de T se calcula la absorbancia (A):

A = −log10(T)

La absorbancia es adimensional y, dentro de ciertos límites, es proporcional a la concentración del soluto disuelto.

Ley de Beer–Lambert

La relación que vincula absorbancia y concentración es la ley de Beer-Lambert, que en su forma clásica se expresa como:

A = ε · l · c

• ε = coeficiente de extinción molar (L·mol⁻¹·cm⁻¹).
• l = longitud del camino óptico o grosor de la cubeta (cm).
• c = concentración del analito (mol·L⁻¹).

De esta ecuación se puede despejar la concentración: c = A / (ε·l). En muchos análisis prácticos, cuando ε no está disponible o la matriz es compleja, se usa una curva de calibración preparada con estándares de concentración conocida.

Medición práctica y curva de calibración

Pasos habituales para medir una concentración con un colorímetro:

• Preparar un blanco (solvente puro o reactivo sin analito) y cero el instrumento con él.
• Preparar una serie de estándares de concentración conocida que cubran el rango esperado.
• Medir la absorbancia de cada estándar a la longitud de onda escogida.
• Construir la curva de calibración (absorbancia vs concentración) y ajustar una recta en el rango lineal.
• Medir la absorbancia de la muestra desconocida y obtener su concentración por interpolación en la curva.

Es importante trabajar dentro del rango lineal del instrumento; para absorbancias altas (p. ej. A > 1) suele ser necesario diluir la muestra.

Aplicaciones

• Análisis de compuestos coloreados en química y bioquímica (proteínas, pigmentos, indicadores).
• Control de calidad en la industria alimentaria y farmacéutica.
• Ensayos ambientales: determinación de contaminantes en aguas (cloro, hierro, nitratos cuando se usan reactivos colorimétricos).
• Laboratorios educativos y pruebas rápidas en campo con colorímetros portátiles.

Tipos de instrumentos

• Colorímetros de filtro: usan filtros ópticos para seleccionar una longitud de onda específica; son sencillos y portátiles.
• Espectrofotómetros (relacionados): permiten barrer muchas longitudes de onda y ofrecen mayor versatilidad y precisión.
• Colorímetros portátiles versus de bancada: los portátiles son prácticos para campo; los de bancada ofrecen mayor precisión y estabilidad.

Limitaciones y errores comunes

• Turbidez o partículas en suspensión dispersan la luz y producen lecturas erróneas.
• Interferencias por otras especies coloreadas que absorben a la misma longitud de onda.
• Desviaciones de la linealidad a concentraciones altas (autoapantallamiento) o por cambios en la longitud de onda.
• Luz parásita o fuga en el aparato, cubetas sucias o no coincidentes y temperatura variable.

Consejos para mejorar la precisión

• Usar cubetas limpias y coincidentes entre estándares y muestras; evitar huellas dactilares en las caras ópticas.
• Seleccionar la longitud de onda donde el analito tenga el máximo de absorción y el mínimo de interferencias.
• Realizar lecturas en el rango de absorbancia óptimo (p. ej. 0.1–1.0) y diluir muestras fuera de ese rango.
• Calentar o agitar las soluciones uniformemente cuando sea necesario y mantener una temperatura constante si el método lo requiere.
• Verificar periódicamente la calibración del equipo y reemplazar la fuente de luz cuando disminuya su intensidad.

Mantenimiento y verificación

• Limpiar ópticas y cubetas con disolventes apropiados y paños libres de pelusa.
• Realizar comprobaciones con estándares certificados para verificar la precisión.
• Registrar y comparar resultados de controles de calidad para detectar deriva del instrumento.

En resumen, el colorímetro es una herramienta sencilla y muy útil para cuantificar solutos mediante medidas de absorbancia. Su correcto uso exige conocer la ley de Beer-Lambert, preparar adecuadamente estándares y blancos, y controlar fuentes de error como la turbidez o interferencias coloreadas.

Preguntas y respuestas

P: ¿Qué es un colorímetro?

P: ¿Cómo mide el color un colorímetro?

P: ¿Para qué puede utilizarse un colorímetro?

P: ¿Cómo afectan las sustancias químicas a la absorción de la luz?

P: ¿Qué es la ley de Beer-Lambert?

P: ¿Cómo se relaciona esto con el uso de un colorímetro?

P: ¿Qué tipo de información se puede obtener al utilizar un colorímetro?

Búsqueda por letra