нефелометрия и турбидиметрия

НЕФЕЛОМЕТРИЯ И ТУРБИДИМЕТРИЯ (от греч. nephele — облако, лат. turbidus — мутный и греч. metreo — измеряю)

методы количеств. хим. анализа, основанные на измерении интенсивности света, соотв. рассеянного исследуемой дисперсной системой (суспензия или аэрозоль) и прошедшего через нее.

В случае взвеси при достаточном разбавлении интенсивность I_н света, рассеянного в направлении, перпендикулярном лучу падающего света, определяется по закону Рэлея:

где К — коэф. пропорциональности, I₀- интенсивность падающего света с длиной волны l, N_i- число частиц объемом V_i в единице объема взвеси, n-число групп, объединяющих частицы одинакового размера. При заданном распределении частиц по размерам интенсивность I_н пропорциональна концентрации С исследуемого вещества (дисперсной фазы).

Интенсивность I_Т, прошедшего через взвесь света, определяется выражением: lg(I₀/I_T) = K'Cbd³/(d⁴ + al⁴), где b — толщина слоя взвеси, d- средний диаметр диспергированных частиц, К' и a-константы, зависящие от природы взвеси и распределения ее частиц по размерам. Если значения d, l, К' и а постоянны, то lg(I₀/I_T) = К''bС, где К:-коэф. пропорциональности, иногда наз. молярным коэф. мутности среды (если С выражено в моль/л, a b — в см).

Концентрацию определяемого вещества в Н. и т. находят по градуировочным графикам в координатах соотв. I_Н-С и lg(I₀/I_T)-C или визуально сравнением исследуемой взвеси с серией взвесей с известными концентрациями определяемого вещества. Ниж. границы определяемых содержаний в нефелометрии достигают 10⁻⁴%; в турбидиметрии они неск. выше; погрешности 5–10%.

Применяется также нефелометрич. и турбидиметрич. титрование, при которых исследуемый раствор титруют раствором осади-теля; точку эквивалентности устанавливают по излому на кривых титрования, т. е. зависимостях I_в или lg(I₀/I_T) соотв. от объема раствора осадителя.

Интенсивность рассеянного света измеряют нефелометрами, в которых монохроматич. излучение от источника пропускают через кювету с образцом. Детектором служит соединенный с измерит. прибором фотоумножитель, который можно размещать под разными углами к направлению падающего света. Чтобы внутр. отражение света было минимальным, стенки прибора и не пропускающие свет поверхности обычно окрашивают в черный цвет. Для измерения используют также фотоэлектроколориметры со спец. приставками. Для турбидиметрич. измерений можно использовать практически любой фотоэлектроколориметр или спектрофотометр (см. фотометрический анализ, спектрофотометрия). Для достижения макс. чувствительности необходимо, чтобы излучение данной длины волны не поглощалось к.-л. окрашенным веществом, присутствующим в жидкой фазе.

Н. и т. применяют, напр., для определения SO₄ в виде взвеси BaSO₄, Cl⁻ в виде взвеси AgCl, S²⁻ в виде взвеси CuS с ниж. границами определяемых содержаний ~ 0,1 мкг/мл. Для стандартизации условий анализа в экспериментах необходимо строго контролировать температуру, объем взвеси, концентрации реагентов, скорость перемешивания, время проведения измерений. Осаждение должно протекать быстро, а осаждающиеся частицы должны иметь малые размеры и низкую растворимость. Для предотвращения коагуляции крупных частиц в раствор часто добавляют стабилизатор, напр. желатин, глицерин.

Нефелометрию используют для изучения взаимод. растворимого антигена с антителом (преципитация). При этом смешивают настолько разбавленные растворы антигена и антитела, чтобы образовавшиеся иммунные комплексы антиген-антитело оставались во взвешенном состоянии. О количестве комплексов судят по интенсивности рассеянного света с длиной волны 450 нм.

Кроме того, нефелометрия позволяет исследовать дисперсные системы-производств. растворы, речную воду, нефтяные фракции, а также аэрозоли. В последнем случае исследуемое вещество непрерывно пропускают через кювету. Градуир. кривые строят при помощи аэрозолей с известными физ. свойствами и размерами частиц. Измеряя интенсивность рассеянного света под разными углами и при разных концентрациях взвеси, можно определить размеры и форму дисперсных частиц.

Высокомол. соед. в растворителе с отличающимся показателем преломления также рассеивает падающее излучение, что дает возможность определять его мол. массу. Уравнение, описывающее рассеяние света макромолекулами, можно записать в виде R_q = kMС, где М — мол. масса, I_q- интенсивность рассеянного света под углом q к направлению распространения света, N_A- число Авогадро, n и n₀- показатели преломления раствора и растворителя соотв., С-концентрация высокомол. соед. в растворе, r-расстояние от рассеивающих частиц. Для определения мол. массы рассеяние света изучают при разл. значениях С и q. Обычно получают прямую в координатах (kC/R_q)-C, точка пересечения которой с осью ординат (С = 0) дает значение 1 / М. Если результаты определений зависят от q, измерения часто проводят с использованием вертикально поляризованного света и строят для разл. значений С графики зависимости kC/R_q от (sin²q)/2, по точкам пересечения которых с осью ординат (sin² q = 0) устанавливают среднее значение мол. массы.

^{Лит.: Ляликов Ю. С., Физико-химические методы анализа, 5 изд., М., 1974; Пиккеринг У.Ф., Современная аналитическая химия, пер. с англ., М., 1977.}