Теоретичні основи і сутність методів. Залежність аналітичного сигналу від концентрації

С Нефелометрія. Турбідіметрія. Рефрактометрія. Поляриметрія

Контрольні питання до теми 3.7С

1.На чому засновано спектрофотометричний метод аналізу?

2.Для чого використовують спектрофотометрію?

3.На чому засновано метод інфрачервоної спектроскопії?

4.Поясніть виникнення спектрів поглинання в інфрачервоній області спектру?

5.Які є види коливань атомів в багатоатомній молекулі?

6.Наведить схему і поясніть принцип дії ІЧ-спектрофотометру.

При проходженні світла скрізьрозчин, який містить дрібні тверді частки – скрізь дисперсну систему, спостерігається бічне розсіювання світла, інтенсивність якого залежить від розміру часток і їх кількості(концентрації). На цьому засновані два споріднених методу визначення концентрації речовини:

Нефелометричний аналіз – коли вимірюється інтенсивність світлового потоку, який виникає завдяки розсіянню світла, що проходить скрізь розчин;

Турбідиметричний аналіз – коли вимірюється ослаблення світлового потоку, що пройшов скрізь розчин.

І в турбідиметрії і в нефелометрії вимірювання пов’язані з використанням видимого випромінювання.

І₀ – інтенсивність світла, що падає на суспензію;

І – інтенсивність світла, яке пройшло скрізь суспензію;

І_р – інтенсивність світла, що розсіюється суспензією.

Рисунок 3.29 - Схема турбідиметричного і нефелометричного аналізів

На рисунку 3.29 пояснено схему цих аналізів. Пробу освітлюють потоком з інтенсивністю І₀, а потім вимірюють інтенсивність випромінювання І, яке пройшло скрізь розчин(як в молекулярній абсорбційній спектроскопії), або інтенсивність випромінювання, що розсіяне розчином під певним кутом (наприклад =90⁰, І_р,90). Зі збільшенням числа часток у суспензії відношення І/І₀ зменшується, а відношення І_р/І₀ збільшується. Для сильно розведених розчинів вимірювання під кутом більш чутливе, ніж вимірювання світла, яке пройшло скрізь розчин, тому що можливо спостерігати слабке розсіяне світло на темному фоні.

Розсіяння світла залежить від розміру часток, тому необхідно, щоби при градуіровці і при вимірюваннях утворювались однакові за розміром частки суспензії. Це ускладнює визначення і обмежує використання методу.

При турбідиметричному аналізі інтенсивність світлового потоку зменшується завдяки поглинанню і розсіянню світла і визначається рівнянням:

lg=,

де: K¹ i - константи, які залежать від природи суспензії і методу вимірювання;

l – товщина шару, що поглинає;

d – середній діаметр часток суспензії;

- довжина хвилі.

При вимірах величини K¹, d, , і повинні бути певні і сталі. Тоді, об’єдную їх у одну постійну К, отримуємо рівняння, аналогічне закону Бугера-Ламберта-Бера, яке пов’язує мутність S і концентрацію часток:

S =lg= KCl.

Для турбідиметричних вимірів можливе використання любого фотометру чи спектрофотометру: КФК-2, КФК-3, СФ-26, а порядок вимірювання такий самий, як і у фотометрії.

При нефелометричному аналізі інтенсивність світлового потоку, який розсіюється твердими частками, визначається рівнянням Рєлея:

І_р=І₀ [],

де: F – функція, яка залежить від показника зломлення часток у розчині,

N - загальна кількість часток,

V - об’єм часток,

- довжина хвилі,

- кут між падаючим і розсіяним світлом,

r – розстань до спостерігача.,

При нефелометричних вимірюваннях треба щоб F, V, r, були сталими. Тоді, з’єднуючи їх у одну константу, отримаємо:

І_р=І₀К_аС,

де: К_а – емпірична стала системи.

З цієї формули витікає, що інтенсивністі розсіяного світла у двох розчинах з частками однакової форми і розмірів, відносяться між собою як концентрації часток визначаємої речовини:

.

Це рівняння лежить у основі нефелометричних визначень.

Для нефелометричних вимірювань використовують нефелометри НФМ.

Турбідиметричні і нефелометричні методи мають високу чутливість і використовуються для визначення хлоридів(по утворенню AgCl), сульфат іонів(BaSO₄) та інших речовин.

Самостійно опрацювати тему більш детальніше за літературою:

[1] – стор. 153-163; 195-197; [2] – стор. 315-318; [4] – стор. 270-274.

Дата добавления: 2014-01-11