1.9 Нефелометрия и турбидиметрия

1.9.1 Основные положения

Нефелометрия и турбидиметрия - методы количественного физико-химического анализа, основанные не измерении интенсивности света, рассеянного взвешенными частицами мутной среды (суспензии, эмуль­сии, различные взвеси) или пропущенного этими же средами.

Для осуществления нефелометрического или турбидиметрического анализа ионы определяемого элемента или определяемое вещество переводят в практически нерастворимое соединение, способное образовать относительно устойчивую дисперсную систему в начальный период формирования осадка. Этому условию удовлетворяют реакции образования сульфата бария, хлорида серебра, оксалата кальция (CaC₂O₄) и некоторые другие. Осадок образуется, когда

[K]∙ [A] > К_s⁰ [KA], (6)

где [K] и [A] - концентрация катиона и аниона вещества KA в растворе

(соответственно);

К_s⁰ [KA] или ПР - произведение растворимости практически

нерастворимого вещества.

Формирование осадка, пригодного для количественного определе­ния, зависит от условий осаждения: концентраций реагирующих ве­ществ, температуры, рН растворов, скорости и порядка сливания растворов и др. Эти условия в каждом случае подбираются такими, чтобы образующаяся дисперсная система обладала агрегативной устой­чивостью, т.е. сохраняла во времени постоянство размера частиц и равномерность распределения их во всем объеме системы (без отделения осадка от раствора, без взаимодействия дисперсных час­тиц). В реальных условиях агрегативная устойчивость достигается добавлением сильного электролита, препятствующего межфазовому взаимодействию, увеличением вязкости среды, что снижает скорость коагуляции.

1.9.2 Взаимодействие света с дисперсной системой

Если световой поток с интенсивностью I₀ (рисунок 10) проходит через кювету, содержащую суспензию, эмульсию или взвесь, часть света рассеивается (I_p.) поверхностью частиц, часть света погло­щается, а часть проходит через дисперсную систему (I_пр.)

Рассеяние света дисперсными частицами называется эффектом Тиндаля. Теория рассеивания разработана Дж. Релеем, Ми и Гансом.

Рисунок 10

Интенсивность рассеянного света определяется законом Дж. Релея:

где k⁰ - коэффициент пропорциональности, зависящий от ряда условий;

N - число частиц, рассеивающих свет, в единице объема раствора

(пропорционально концентрации);

V - объем каждой частицы;

 - длина волны падающего света.

Эта зависимость выполняется для дисперсных частиц, малых по сравнению с длиной волны падающего света, и для очень низких концентраций.

1.9.3 Нефелометрический метод анализа

Метод нефелометрии основан на измерении интенсивности света, рассеянного дисперсной средой. Для количественного анализа уравнение Релея можно представить в виде:

,

где k - константа;

С - концентрация.

Калибровочный график, построенный в координатах I_p/I₀ = ƒ (С) будет линейным.

При измерении же кажущейся оптической плотности

для сохранения линейности калибровочного графика его следует строить в координатах А_каж = ƒ (lgС).