数字色度仪

新技术：酚酞色度值的数字化特征摘要：传统酚酞的变色范围是肉眼判断，采用CIE1976LAB色空间系统对其变色范围进行了标识，测量出其不同pH值变色值，绘出了pH值-CIE1976LAB色空间曲线，为进一步的深入研究提供了手段。，关键词：酚酞，色度值，数字化，特征前言指示剂颜色的突变来确定滴定终点，从而建立被测定物之间的数学关系，一直是经典化学分析的重要应用。对指示剂变色的描述是“目视感受+语言描述”方法，受照明条件、背景亮度、溶液透射度及人视觉和心理的差异等影响，对颜色的判断有较大的离散性和随机误差。特别是人眼的进化缺陷，致使目前分析精度不高，滴定过程和终点用语言描述，不能精确的实现量值传递。对颜色变化的实际需要是变色范围更窄、更灵敏、更精确，克服人眼对颜色的敏感程度不同而造成的对反应终点的判断偏差。CIE（ComnissionInternationale de I'Eclairage，国际照明委员会）推荐了CIE1976LAB色空间系统，为颜色的精确测量提供了支持和先例。就技术应用理论上来说，已具备足够的代表性和可靠的准确性，现在已成为世界各国正式采纳、作为国际通用的测色标准。1987年我国发布的GB7921-87将CIE1976（L*，a*，b*）色空间作为国家标准。酚酞化学式为C20H14O4，为白色或微带黄色的细小晶体，难溶于水但易溶于酒精]，是最重要的酸碱指示剂之一。传统化学认为酚酞指示剂遇碱显示红色，在酸性溶液中不显色。也有文献研究表明，酚酞在弱碱性及中性水溶性中无色，在弱碱性溶液中呈紫红色，酚酞的pH变色范围为8.2-9.8，在强碱性溶液中也褪色。本文通过采用CIELAB色空间方法，研究了酚酞在不同pH溶液中的变色现象。通过[i]L[/i]*、[i]a[/i]*、[i]b[/i]*等色度值参数，首次测定了酚酞色度值与pH值的对应关系，绘制出酚酞变色的L*a*b*色空间色度学参数与pH值的关系图，找到了颜色突变的色度值参数，完成了颜色变化的数字描述方式。在公开的论文层面尚没有人对酚酞指示剂的色度学特征公开发表研究结果，对该领域的研究尚未起步。本文的研究发现，为代替传统的“目视感受→思维判断→语言描述”、实现颜色的“三维数字坐标”值奠定基础。1. 实验部分1.1试剂、仪器与测量条件0.5mol/L H2SO4溶液，0.5 mol/L NaOH溶液，10%酚酞溶液，邻苯二甲酸氢钾溶液，水。UV2600分光光度计，雷磁酸度计PHSJ-3F（配pH三复合电极E-301-C）、Admesy hera光纤光谱仪（配卤钨灯光源）、注射泵（SP1-C1）、电动搅拌器JJ-1、测量容器（自制）。测量条件：光谱范围380 nm～780 nm，△λ5 nm，10 mm光程，CIE 1976（L*，a*，b*）色空间，D65，以水为空白。1.2 实验内容1.2.1酚酞溶液的吸收峰将2滴10%酚酞溶液加入不同浓度的NaOH溶液中，溶液呈不同的粉红色。在分光光度计测量其吸收峰，见图1。 [table][tr][td] [img=,690,361]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/07/201607251050_601702_2648817_3.png[/img] [/td][/tr][/table] 图1. 酚酞在可见光谱的吸收峰1.2.2在暗背景下的滴定误差采用暗光环境，以空白终点为终点颜色基准，在邻苯二甲酸氢钾溶液中滴入酚酞，用氢氧化钠溶液滴定至终点。数据见表1。表1. 暗光环境对测定结果的影响 [table=559][tr][td] 色度值 [/td][td] 颜色基准 [/td][td] 1 [/td][td] 2 [/td][td] 3 [/td][td] 4 [/td][td] 5 [/td][td] 6 [/td][td] 7 [/td][td] 8 [/td][td] 标准偏差S [/td][td] 相对标准偏差RSD% [/td][/tr][tr][td] [i]L[/i]* [/td][td] 83.03 [/td][td] 93.52 [/td][td] 83.47 [/td][td] 91.90 [/td][td] 94.21 [/td][td] 91.79 [/td][td] 82.08 [/td][td] 86.38 [/td][td] 79.92 [/td][td] 5.6 [/td][td] 6.4 [/td][/tr][tr][td] [i]a[/i]* [/td][td] 39.03 [/td][td] 13.10 [/td][td] 35.29 [/td][td] 17.88 [/td][td] 12.04 [/td][td] 17.55 [/td][td] 40.61 [/td][td] 30.07 [/td][td] 45.65 [/td][td] 13.1 [/td][td] 49.3 [/td][/tr][tr][td] [i]b[/i]* [/td][td] -22.05 [/td][td] -7.55 [/td][td] -20.08[/align

指示剂3：儿茶酚紫指示剂的CIE 1976（L*，a*，b*）色空间数字化特征 前言 儿茶酚紫（Pyrocatechol Violet）是常用指示剂，也称邻苯二酚紫、邻苯二酚磺酞、邻苯二酚紫、邻苯二酚咪、兒茶酚紫、二茶酚紫、邻二酚磺酞，英文名：Catechol violet;Pyrocatecholsulfonphthalein;Pyrocatechimsulfonphthalein violed;Pyrocatechol Violet;Catecholsulfonphthalein。分子式C19H14O7S，分子量386.38，CAS号115-41-3。红棕色结晶粉末，有金属光泽。易溶于水和含水的醇中，微溶于冷无水乙醇，不溶于非极性的有机溶剂（如醚、苯、二甲苯），熔点185℃，溶解度（H2O）1 mg/mL，水溶液呈黄色稳定，但易被氧化剂氧化。用作络合滴定指示剂，特别是用作金属络合滴定指示剂（滴定铋、镉、钴、铜、铁、镓、铟、镁、铅、锰、镍、钍、锌；用于铋、硼、铬(III)、铜、铌、锑、锡、锆、钍的光度测定）。工业生产上是由邻苯甲酰磺酰亚胺与邻苯二酚反应而得。其水溶液呈黄色，当酸度增加时则由黄变红，其水溶液在pH值1.5～7呈黄色，pH值7～9呈紫色，pH值9～11呈红紫色。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/01/201701191701_670043_1722582_3.jpg 图1. 儿茶酚紫的化学结构式1. 实验部分 0.5 mol/L H2SO4溶液，0.5 mol/L NaOH溶液，儿茶酚紫溶液（儿茶酚紫0.1 g，加乙醇溶解、定容至100 ml）。光光度计，色度测量系统（自研）。测量条件：光谱范围380 nm～780 nm，△λ5 nm，10 mm光程，CIE 1976（L*，a*，b*）色空间，D65，以水为空白。1.2 实验内容1.2.1 儿茶酚紫指示剂溶液的吸收峰 将儿茶酚紫指示剂溶液滴入不同pH值的溶液中，在分光光度计测量其吸收峰，见表1、图2。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2016091714532813_01_1722582_3.jpg 图2. 儿茶酚紫指示剂在pH环境的吸收曲线 图2显示，儿茶酚紫在不同pH值的溶液中的最大吸收峰是不同的。当pH值增加时，吸收峰向短波长方向移动。在pH1、pH2时，吸收峰的波长是510 nm；在pH3时，吸收峰向短波长方向移动，最大吸收峰在480 nm；pH4以后，最大吸收峰在450nm左右不变，说明分子结构在pH3和pH4之间发生的变化已经趋于稳定，不在变化。表1. 不同PH环境下儿茶酚紫指示剂最大吸收峰的变化波长PH1PH 2PH 3PH 4PH 5PH 6PH 7PH 8PH 9PH 10PH 11PH 124500.876980.782051.490273.030534.234312.125991.694172.598341.978752.922852.965893.263804802.410231.852111.726422.284923.316821.480041.172041.822341.386252.115912.142422.401735103.776352.785151.664580.898921.233780.379810.285610.490930.364550.655730.655760.77114 1.2.2 儿茶酚紫指示剂在不同pH值的色度值测定 在不同pH溶液中，儿茶酚紫指示剂的色度值变化见表2。表2. 儿茶酚紫指示剂的色度值变化PHL*aba*b*C* H*0.0 1.00 0.00 0.00 0.000 0.000 0.4 [/t