3.1.1.5. Нефелометрия и турбидиметрия

В нефелометрическом и турбидиметрическом анализе используется явление рассеяния света твердыми частицами, находящимися в растворе во взвешенном состоянии (рис. 3.8).

Термин рассеяние применительно к взаимодействию излучатель- ной энергии c веществом описывает разнообразные явления.

Электромагнитная теория рассеяния в ограниченных областях до- пускает упрощения: различают релеевское рассеивание (частицы малы по сравнению с длиной волны) и рассеяние Тиндаля (для крупных ча- стиц). В обоих случаях длина волны падающего на образец света не из- меняется (в отличие от комбинационного).

Рис. 3.8. Схема рассеяния света

Измерения проводят в основном в видимом спектре. Пробу осве- щают интенсивным потоком I0, а затем как в молекулярной абсорбци- онной спектроскопии измеряют It прошедшего излучения, то с ростом числа частиц отношение It/I0 уменьшается, а отношение I90/I0 увеличива- ется.

Метод, в котором использую линейное измерение, называют тур- бидиметрией, а метод измерения под углом 90º и других называют нефелометрией.

В турбидиметрических измерениях величина, называемая мутно- стью, соответствует оптической плотности

llg KNIIS 0

, (3.22)

где S – мутность; K – коэффициент пропорциональности; l – длина пути; N – число рассеивающих частиц в миллилитре.

Для турбодиметрических измерений можно использовать любой фотометр или спектрофотометр. Если растворитель и рассеивающие ча- стицы бесцветны, то используют излучения голубой или ультрафиоле-

41

товой области. Для окрашенных систем оптимальную длину подбирают экспериментально.

Для нефелометрии используют соотношение

0 cIKI , (3.23)

где K – эмпирическая константа системы; α – это угол, при котором проводят измерения; с – концентрация.

Мутномеры (нефелометры) имеют уникальную цветокомпенсиру- ющую оптику (рис. 3.9) – со сменными светофильтрами, позволяющими измерять мутность с максимальной точностью практически во всем диапазоне, определять цветность, а также поглощение и пропускание.

Рис. 3.9. Лабораторный мутномер 2100 N

Контрольные вопросы

1. Что называют коэффициентом пропускания и оптической плотно- стью? В каких пределах изменяются эти величины?

2. Какими уравнениями выражается основной закон светопоглощения Бугера–Ламберта–Бера?

3. Действие каких факторов может привести к нарушению линейной зависимости оптической плотности от концентрации раствора?

4. Каков физический смысл молярного коэффициента поглощения? Какие факторы на него влияют: а) длина волны проходящего света; б) температура; в) концентрация раствора; г) природа вещества?

5. Что называют спектром поглощения вещества, и в каких координа- тах его можно представить?

6. В чем сущность метода градировочного графика и каковы его осо- бенности?

7. Какова сущность метода добавок? Как рассчитывается концентра- ция определяемого вещества этим методом с помощью графика?

8. На чем основано фотометрическое определение смеси окрашенных веществ без их предварительного разделения?

9. Назовите фотометрические приборы, предназначенные для работы: а) в видимом; б) в ультрафиолетовом; в) в инфракрасном участке спектра.

42

10. В каком спектральном интервале в качестве источника света ис- пользуют лампу накаливания, водородную лампу, штифт Нернста, ртутную лампу?

11. «Нефело» в переводе с греческого означает «облако». Почему так называют этот метод анализа?

12. На чем основаны методы нефелометрии и турбидиметрии? 13. От каких экспериментальных условий зависит точность измерения

оптической плотности мутных растворов? 14. Почему нефелометрические измерения проводят в монохроматиче-

ском свете? 15. Как связаны интенсивность света, прошедшего через суспензию, с

концентрацией анализируемого вещества в методе турбидиметрии? 16. Какое расчетное соотношение лежит в основе нефелометрического

метода анализа? 17. Какие условия нужно соблюдать для обеспечения необходимой

точности турбидиметрических и нефелометрических определений?