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 прошедше-го 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 в-ва (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 в-ва 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 в-ва. Ниж. границы определяемых содержаний в нефелометрии достигают 10^-4%; в турбидиметрии они неск. выше; погрешности 5-10%.

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

Интенсивность рассеянного света измеряют нефелометрами, в к-рых монохроматич. излучение от источника пропускают через кювету с образцом. Детектором служит соединенный с измерит. прибором фотоумножитель, к-рый можно размещать под разными углами к направлению падающего света. Чтобы внутр. отражение света было минимальным, стенки прибора и не пропускающие свет пов-сти 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, Спектро-фотометрия). Для достижения макс. чувствительности необходимо, чтобы излучение данной длины волны не поглощалось к.-л. окрашенным в-вом, присутствующим в жидкой фазе.

Н. и т. применяют, напр., для определения SO₄ в виде взвеси BaSO₄, Сl^- в виде взвеси AgCl, S^2- в виде взвеси CuS с ниж. границами определяемых содержаний ~ 0,1 мкг/мл. Для стандартизации условий анализа в экспериментах необходимо строго контролировать т-ру, объем взвеси, концентрации реагентов, скорость перемешивания, время проведения измерений. Осаждение должно протекать быстро, а осаждающиеся частицы должны иметь малые размеры и низкую р-римость. Для предотвращения коагуляции крупных частиц в р-р часто добавляют стабилизатор, напр. желатин, глицерин.

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

Кроме того, нефелометрия позволяет исследовать дисперсные системы-производств. р-ры, речную воду, нефтяные фракции, а также аэрозоли. В последнем случае исследуемое в-во непрерывно пропускают через кювету. Градуир. кривые строят при помощи аэрозолей с известными физ. св-вами 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 р-рителе с отличающимся показателем преломления также рассеивает падающее излучение, что дает возможность определять его мол. массу. Ур-ние, 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, п и n₀- показатели преломления р-ра и р-рителя соотв., С-концентрация высо-комол. соед. в р-ре, 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 к-рой 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 к-рых 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.