Величина n уменьшается с увеличением температуры:

, (44)

где α_N – температурный коэф. преломления, для воды α_N =8*10^{–5 1}/град.

- 23 –

Для настройки рефрактометров часто используют растворы NaCl в воде

(при температуре =20С):

, (45)

где А=1.76*10^-3 [ 100мл/г ], В=8.8*10^-6 [ 100мл/г ]², С_NaCl [г/100мл].

Формула (45) верна для диапазона С_NaCl =[0 20] , г/100мл.

Схема рефрактометра АР-1.

Статическая характеристика:

, (46)

где n₀ – показатель преломления растворителя;

- 24 –

k – инкремент показателя преломления, k=( n_В - n₀)/100,

n_В , С_Х - показатель преломления и объемная концентрация вещества.

Cхема рефрактометра с эффектом полного внутреннего отражения, -

- см. рис.7.

ФОТОМЕТРЫ (ФОТОКОЛОРИМЕТРЫ)

Применяется для окрашенных прозрачных растворов.

В основе лежит закон Бугера-Ламберта- Бера (см. рис. 8 ):

, (47)

- 25 –

,

где Ф_{0 λ} , Ф_λ –интенсивности световых потоков на входе и выходе из

слоя раствора толщиной b на длине ваолны λ; ε_λ – молярный коэфициент поглощения (молярная экстинкция), -является характеристикой вещества; С_Х – концентрация вещества, моль/л; D_λ –оптическая плотность раствора;

τ_λ– коэффициент пропускания.

Для многокомпонентного раствора с «k» компонентов:

, ( 48)

Структурная схема автоматического фотометра – рис. 9 .

ТУРБИДИМЕТРЫ И НЕФЕЛОМЕТРЫ.

Применяются для измерение концентрации взвесей.

Общий световой поток можно разделить на проходящий Ф_ПР и рассеяный Ф_РАС потоки – см. рис. 10 :

, (49)

Поток Ф_ПР регистрируется по основному направлению , - турбидиметрами.

В основе – закон Бера:

, (50)

где k – коэфициент поглащения (экстинкция), зависит от среднего размера

частиц в взвеси;

С_Х – объемная концентрация частиц в ед. объема раствора;

b – толщина слоя раствора.

Поток Ф_РАС регистрируется по направлению (углу) 90° по отношению к основному направлению светового потока – измеряется нефелометрами..

В основе – закон Релея:

- 26 –

Закон Релея:

, (51)

где Ф₀ –падающий световой поток;

n1,n2 – относительные коэфициенты преломления вещества частиц и

растворителя;

С_Х – объемная концентрация частиц в ед. объема раствора;

V – средний объем одной частицы;

λ –длина волны;

l- растояние до фотоэлемента;β –угол между основным направлением луча и расположением фотоэлемента.

- 27 -

Титрование растворов.

Титрование – метод количественного анализа для определения концентрации известного вещества А, находящегося в смеси с другими компонентами. Для титрования подбирают специальный реагент B, называемый титрантом, который избирательно реагирует с определяемым компонентом А по схеме (см. рис.11,а):

А + B = M + N , ( 52)

где M, N – продукты титрования.

Пример титрования:

HCl + KOH = KCl + H₂O

(A) + (B) = (M) + (N)

Титрующее вещество B добавляют до тех пор, пока не прореагирует все количество определяемого вещества А, содержащегося в пробе. При этом количество Q_B титранта B эквивалентно количеству Q_A титруемого вешества А:

Q_A = k_P* Q_A , (53)

где k_P - стехиометрический коэффициент реакции титрования.

Количество титруемого вещества :

Q_A = C_A * Q_ПР , (54)

где C_A - концентрация вещества А в анализируемой пробе; Q_ПP =const -

- количество исходной пробы.

Эквивалентное количество титранта :

Q_B = C_B * V_B , (55)

где C_B - концентрация титранта; V_B - эквивалентный объем титранта.

Отсюда получаем зависимость искомой концентрации C_A от эквивалентного объема V_B титранта:

C_A = k_T * V_B , (56)

-28 –

где k_T = k_P * C_B/Q_ПР=const.

Следовательно, мерой концентрации C_A определяемого компонента А

является эквивалентный объем V_B титранта В.

Момент эквивалентности, когда определяемое вещество А полностью прореагировало с титрантом В, называется конечной точкой титрования (КТТ). В этот момент в пробе присутствуют только продукты титрования M, N. Для определения КТТ (см. рис.11,а ) применяют различные методы: потенциометрический (по рН раствора), кондуктометрический (по электропроводности χ раствора) и т.п. В момент КТТ происходит резкое изменение измеряемого свойства раствора.

- 29 -

Схема автоматического объемного титрометра, - см. рис. 11,б.

Полярография растворов.

Метод повышенной избирательности, предложен в 1922г. Я.Гейровским, основан на зависимости ток-напряжение электродных процессов полярографической ячейки, -см. рис. 12.

В специальной воронке залита ртуть, из носика воронки равномерно в исследуемую пробу раствора вытекают капли ртути с периодом 2-4 сек.

Капля ртути имеет отрицательный заряд, в зависимости от положения движка потенциометра R. Вокруг капли ртути, при ее опускании через раствор, образуется слой ионов. Когда линейно возрастающее напряжение U (при передвижении движка потенциометра R вверх) становится равным напряжению восстановления определяемого компонента, через ячейку (катод – капля – анод) протекает ток I. Возрастание силы тока при увеличении напряжения имеет вид полуволны, см. рис.12, а.

Полярограмма однокомпонентного раствора состоит из трех характерных

участков:

1. начальный (нулевой, фоновый) ток; 2 – участок диффузионного тока

(электролиз); 3 –участок предельного тока (все определяемые катионы из пробы раствора связаны со ртутью). В этой кривой напряжение полуволны U_1/2 – параметр определяемого компонента (имеются таблицы), а величина ΔI является функцией количества определяемого компонента. Для многокомпонентного раствора типичный вид полярограммы представлен на рис.12, Б.

Параметры полярографов:

чувствительность S– это минимальное количество компонента, которое может быть определено в растворе, S - до 10 ^–6 моль/л;

разрешающая способность К – отношение максимальной концентраций мешающего компонента к концентрации определяемого компонента, при

• 30 –

котором соблюдается оговоренная чувствительность S, К =50÷100.

Примеры применения анализаторов состава растворов в системах

очистки промышленных стоков