Материал: Нефелометрия и турбодиметрия

УДК 543.4 (075.8)

ББК 000000

Нефелометрия и турбидиметрия: методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Методы аналитического контроля производств материалов современной энергетики» для студентов специальности 240501«Химическая технология материалов современной энергетики» / Национальный исследовательский Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2015.

– 13 с.

УДК 543.4 (075.8)

ББК 00000

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры «Химическая технология редких, рассеянных и радиоактивных эламентов» ФТИ

« ____» ______________2015 г.

Рецензент

Кандидат химических наук, доцент кафедры ХТРЭ

Н.Б. Егоров

©Составление ФГБАОУ ВО НИ ТПУ, 2015

©Амелина Г.Н. , Леонова Л.А.

©составление 2015

2

3

1 ОСНОВЫ НЕФЕЛОМЕТРИИ И ТУРБИДИМЕТРИИ

Нефелометрия и турбидиметрия основаны на использовании явления рассеяния или поглощения света твёрдыми или коллоидными частицами, находящимися в жидкой фазе во взвешенном состоянии.

Термин «рассеяние» применительно к взаимодействию излучательной энергии с веществом, описывает разнообразные явления. При этом всегда имеется в виду случайное изменение направления излучения. Рассеяние зависит от слдующих факторов:

а) от длины волны излучения, б) размера и формы рассеивающих частиц:

в) и иногда – от расположения их в пространстве.

При прохождении светового потока через взвеси мельчайших частиц в растворителе, т.е. через дисперсную систему, наблюдается боковое рассеяние света, благодаря чему свет, проходящий через среду, имеет вид мутной полосы. Мутность её объясняется рассеянием светового луча и зависит от различных причин.

Если линейные размеры частиц больше длины падающей световой волны, то рассеяние света обусловлено преломлением света на границе раздела «частица – растворитель» и отражением света частицами.

Если же линейные размеры частицы меньше длины волны падающего света, то наблюдается дифракция световой волны, огибание ею частицы.

Интенсивность рассеянного света с увеличением числа рассеивающих частиц возрастает; на этой закономерности основаны два родственных аналитических метода определения концентрации вещества: нефелометрия и турбидиметрия.

Метод, в котором используют линейное измерение, называют тypбидиметpией, а метод с измерением под yrлом 90° (или каким-либо друrим) – нефелометpией.

Почти все аналнтические измерения связаны с видимым излучением. Пробу освещают интенсивным потоком I0 (рис. 1), а затем, так же как в молекулярной абсорбционной спектроскопии, измеряют интенсивность прошедшеrо излучения I, или определяют интенсивность излучения, рассеянноrо под определённым углом (например, 90°, I90):

4

Рис. 1 Картина рассеяния: I0 – интенсивность падающего потока; I – интенсивность прошедшегo потока; I145, I190, I135 – интенсивности

излучения, рассеянного под разиыми yглами.

1.1 Нефелометрический метод анализа

Он основан на измерении интенсивности светового потока, рассеянного частицами, находящимися в растворе во взвешенном состоянии (рис. 2):

Io = Ip + Iпр + Ioтр.,

где Io – интенсивность падающего света, Ip – интенсивность светового потока, рассеянного частицами взвеси, Iпр. – интенсивность света, прошедшего через кювету, Ioтр. – интенсивность отражённого света.

Рис. 2. Схема распределения светового потока, падающего на кювету со взвесью

Значения Ip и Iпр зависят от концентрации взвешенных частиц в растворе.

Интенсивность потока, рассеянного небольшими частицами, подчиняется уравнению Рэлея:

где n1 и n – коэффициенты преломления частиц и среды;

N – общее число частиц; V – объём частиц;

– длина волны падающего света;

r– расстояние от наблюдателя;

– угол, образованный падающим и рассеянным светом.

При нефелометрических измерениях величины n, n1, r и считаются постоянными. Поэтому уравнение (107) преобразуется к виду:

5