1.3. Нефелометрия и турбидиметрия
Нефелометрический и турбидиметрический методы анализа состоят в том, что определяемый компонент переводят в малорастворимое соединение, которое находится в виде суспензии, и измеряют интенсивность рассеянного света или ослабление светового потока этой суспензией.
Если содержание вещества находят по интенсивности рассеянного света (рис. 1.3.1, а), то такой метод называют нефелометрическим. Метод определения содержания вещества по ослаблению светового потока суспензией (рис. 1.3.1, б) называется турбидиметрическим. Таким образом, в случае нефелометрического и турбидиметрического метода изменяются интенсивности светового потока, но спектральная характеристика светового потока остается постоянной.
Рис. 1.3.1 Схема движения лучей при нефелометрическом (а) и турбидиметрическом (б) методах анализа
В нефелометрическом и турбидиметрическом методах анализа используются реакции осаждения. Основные требования к реакциям, которые используются в этих методах:
– продукт реакции должен быть практически нерастворимым;
– продукт реакции должен находится не в виде осадка, а в виде суспензии.
Интенсивность рассеянного светового потока, в соответствии с законом Релея, зависит от многих факторов:
ІS / І0 =( п12 – п2) / п2 · NV2 / λ4r2 (1 + cos2β),
где ІS – интенсивность рассеянного светового потока; І0 – нитенсивность начального светового потока; п1 – коэффициент преломления частиц; п – коэффициент преломления среды; N – количество частиц в данном объёме; V – объем шароподобной частицы, которая рассеивает свет; λ – длина волны; β – угол между падающим и рассеянным световым потоком; r – расстояние до наблюдателя.
Большое значение имеет объем рассеивающих свет частиц. Поэтому условия приготовления исследуемой и стандартной суспензий должны быть одинаковыми.
Для измерения интенсивности рассеянного света используют специальные приборы – нефелометры, которые по конструкции мало отличаются от фотометров.
При помощи нефелометрического и турбидиметрического методов анализа можно определять малое содержание многих ионов, которые образуют малорастворимые соединения. Так, сульфат–ионы определяют в виде суспензии бария сульфата, хлорид–ионы – в виде суспензии аргентума хлорида и т.д.
Из приведенной выше формулы закона Рэлея видно, что количество частиц и их объем неодинаково влияют на рассеяние света. Между тем очень трудно достичь условий, при которых в стандартном и исследуемом растворах образовывались бы частицы одинакового размера. Кроме того, имеет значение форма поверхности частиц. Маленькие кристаллы, например кристаллы бария сульфата, могут принимать различную форму, что значительно влияет на рассеяние света. Таким образом, получение воспроизводимых результатов затруднено. Поэтому нефелометрический метод применяют редко, особенно учитывая то, что разработаны более удобные и точные методы определения ионов с помощью других оптических или электрохимических методов анализа.