colorimetrìa

Lessico

sf. [da colorimetro].

1) Scienza che studia la possibilità di definire grandezze relative al colore e di misurarle in modo univoco.

2) Tecnica di analisi chimica nella quale si misura la quantità di una sostanza contenuta in una sua soluzione dall'intensità del colore che essa conferisce alla soluzione stessa.

Chimica

La misura dell'intensità del colore si effettua mediante apparecchi (colorimetri) nei quali la soluzione da analizzare si esamina per confronto con una soluzione di composizione nota. Per esempio, le soluzioni di permanganato di potassio presentano un'intensa colorazione violetta: la quantità di permanganato contenuta in una soluzione da analizzare può essere determinata misurando mediante un colorimetro quale sia lo spessore di tale soluzione che presenta una colorazione violetta di intensità uguale a quella di uno spessore di 1 cm di una soluzione di permanganato all'1% preparata quale confronto a partire da permanganato puro. Naturalmente, la soluzione in esame non deve contenere altre sostanze colorate, la cui presenza ne modificherebbe la colorazione; inoltre, l'intensità della colorazione deve essere esattamente proporzionale alla concentrazione della soluzione (legge di Lambert-Beer). Le soluzioni delle sostanze di per sé fortemente colorate possono venir direttamente esaminate. Altre sostanze, incolori o debolmente colorate, possono venir analizzate trasformandole preventivamente in una sostanza fortemente colorata.

Fisica

La colorimetria si basa sulla possibilità di riuscire a riprodurre con un'opportuna mescolanza di tre colori, assunti come primari, una qualsiasi sensazione di colore. I tre colori primari possono essere rappresentati su un piano con tre punti C₁, C₂, C₃ che costituiscono così i vertici di un triangolo, detto triangolo di colore. Ogni punto K di uno dei lati di questo triangolo rappresenta un colore ottenibile come “miscela” dei due colori che costituiscono gli estremi del lato. Le proporzioni in cui questi colori sono rappresentati in K sono inversamente proporzionali alle distanze dai vertici. In questo modo al vertice C₁ si possono assegnare le coordinate, dette tricromatiche, o colorimetriche (1,0,0); al vertice C₂ le coordinate (0,1,0) e al vertice C₃ le coordinate (0,0,1). Le coordinate tricromatiche di un punto P interno al triangolo si ottengono congiungendo il punto P con un vertice, per esempio C₁, e trovando l'intersezione H di questa congiungente con il lato opposto. Le coordinate di P sono quindi date in funzione delle distanze da C₁ e da H, e quindi in funzione delle coordinate di questi punti. Se i vertici del triangolo di colore sono arbitrari, molti colori reali possono essere rappresentati solo da punti esterni al triangolo. Se però come vertici si prendono punti rappresentativi di un rosso (inglese red), un verde (inglese green) e un blu (inglese blue), si ottiene un triangolo che racchiude la massima superficie i cui punti sono rappresentativi di colori reali. Il corrispondente triangolo di colore prende il nome di triangolo RGB dai nomi delle iniziali inglesi dei tre colori. Esistono tuttavia dei punti che, pur rappresentando colori reali, stanno al di fuori di qualsiasi triangolo di colore che abbia per vertici dei colori reali. Nonostante sia opinione molto diffusa che mediante un'opportuna combinazione di rosso, verde e blu si possa riprodurre qualunque colore, in realtà non è possibile fare ciò con coordinate tutte positive. La Commissione internazionale dell'illuminazione ha pertanto deciso di prendere come vertici del triangolo di colore i colori non reali rappresentati dai punti X, Y e Z in modo che tutti i colori reali, rappresentati sempre da punti interni al triangolo XYZ, possano avere coordinate sempre positive. Il sistema che ha come riferimento i punti R, G, B è detto sistema RGB; quello che ha come riferimento i punti X (1,0,0), Y (0,1,0) e Z (0,0,1) è detto sistema CII, dalle iniziali della commissione che lo ha introdotto (per quanto anche il sistema RGB sia stato in precedenza introdotto dalla stessa commissione). Si parla anche di sistema CIE dalle iniziali francesi della commissione. Il colore di una determinata superficie non è identificabile quantitativamente solo attraverso le sue coordinate tricromatiche. Una volta che si sia determinata la posizione del suo punto rappresentativo all'interno del triangolo di colore, le sue caratteristiche possono essere indicate dalla lunghezza d'onda dominante, dalla purezza (che nell'insieme ne costituiscono la cromaticità) e dalla brillanza, legata alla maggiore o minore sensazione di luminosità suscitata nell'osservatore. La curva all'interno del triangolo di colore rappresenta, nella parte curvilinea, i colori dello spettro, cioè i colori visti per stimolazione con luce monocromatica (colori spettrali, o colori puri) ed è detta diagramma cromatico. La lunghezza d'onda dominante misura il tono di colore, o tinta, del colore in esame. Se questo è rappresentato da un punto P all'interno del diagramma cromatico, e se W è il punto che all'interno del diagramma rappresenta il bianco di ugual energia, cioè il colore di coordinate tricromatiche tutte uguali a 1/3, la lunghezza d'onda dominante è quella del colore puro, o spettrale, corrispondente all'intersezione L della retta WP con la linea dei colori spettrali. L'altra intersezione, M, dalla parte opposta rispetto a W, rappresenta il colore complementare di L rispetto al bianco di ugual energia. Se il punto P si trova all'interno del triangolo WHK, cioè è Q, l'intersezione da considerare non è quella con il segmento HK, che non rappresenta colori puri, ma quella dalla parte opposta rispetto a W. Si prenda poi come lunghezza d'onda dominante del colore Q la lunghezza d'onda corrispondente al colore puro S e non quella del colore R, che non è un colore spettrale. Inoltre, per indicare che si è preso il colore complementare, si aggiunge al valore della lunghezza d'onda una lettera c minuscola. Nel caso indicato, si scrive che la lunghezza d'onda dominante del colore Q è 550 nm c. La seconda caratteristica della cromaticità, la purezza, è misurata dalla saturazione, che esprime in percentuale quanto il punto considerato è vicino all'intersezione con il diagramma cromatico: il colore corrispondente all'intersezione è pertanto detto anche colore saturo. Se il punto P coincide con il punto L la saturazione è del 100%; se coincide con il punto del bianco W, la saturazione è zero. La misura della purezza può essere espressa dal rapporto PW/LW; quando P coincide con L tale rapporto vale 1; quando coincide con W vale zero. I punti del triangolo WHK corrispondono a colori detti porpore o magente. I colori del segmento HP (come per esempio R) sono detti porpore sature e lo stesso segmento è detto linea delle porpore sature. Le porpore sono anche dette verdi negativi, in quanto sono complementari dei verdi.