Турбидиметрия

Термин рассеяние применительно к взаимодействию излучательной энергии свеществом описывает разнообразные явления. При этом всегда имеется в виду болееили менее случайное изменение направления рас пространения падающего света.Рассеяние зависит от длины волны излу чения, размера и формы рассеивающихчастиц, а иногда от их располо жения в пространстве.Электромагнитная теория рассеяния детально разработана в работах Ми, ноона слишком сложна для использования.В ограниченных облас тях можно допуститьупрощения различают рэлеееское рассеяние при котором частицы малы посравнению с длиной волны и рассеяние Тиндаля для крупных частиц . В обоихслучаях длина волны падающего на образец света не изменяется.По теорииРэлея Ми, рассеяние малыми частицами обратно пропорционально длине волны вчетвертой степени вследствие рассеяния в основном частицами молекулярныхразмеров мы видим голубой цвет неба и красный цвет заката.

Для химическихсистем показатель степеней может меняться от -4 до -2, главным образом, из- заналичия более крупных частиц, что указывает на постепенный переход отрэлеевского рас сеяния к рассеянию Тиндаля.Почти всеаналитические измерения связаны с видимым излучением.

Пробу освещаютинтенсивным потоком , а затем, так же как в моле кулярной абсорбционнойспектроскопии, измеряют интенсивность прошедшего излучения или определяютинтенсив ность излучения, рассеянного под опре деленным углом например, 900 .Для очень разбавленных суспензий измерение под углом гораздо чувстви тельнее,чем измерения, когда источник и приемник излучения находятся на одной линии,поскольку при этом можно наблюдать слабый рассеян ный свет на темном фоне.Метод, в котором используют линейное изме рение, называют турбидиметрией.Строгое математическое обоснованиеэтих методов довольно сложная задача, но, к счастью, в практическойаналитической работе в нем нет необходимости.

При турбидиметрических измеренияхвеличина, назы ваемая мутностью, соответствует оптической плотности и можетбыть определена из соотношения, аналогичного основному закону светопоглощенияIr I0K NV,где К коэффициентпропорциональности, называемый коэффициентоммутности N число рассеивающих. частиц в миллилитреДля турбидиметрических измеренийможно использовать любой фо тометр или спектрофотометр.

Если растворитель ирассеивающий части цы бесцветны, максимальная чувствительность достигается приисполь зовании излучения голубой или ближней ультрафиолетовой области. Дляокрашенных систем оптимальную длину волны лучше всего подобратьэкспериментально.Применениемето дов, основанных на измерении рассеяния света, достаточно ограничено преждевсего потому, что на измеряемый сигнал сильно влияет размер частиц.

Поэтомунеобходимо строгое соблюдение идентичности условий построения градуировочногографика и анализа исследуемого раствора. 1. Вследствие того что при работе этим методомобычно применяют сильноразбавленные растворы, получаемые осадки, вернее взвеси,должны иметь ничтожную растворимость.2. Значения рассеянного и поглощенного светазависят от размеров частиц, находящихся в растворе. Следовательно, получениеправильных результатов при анализе суспензий зависит от методики получения и отвоспроизводимости их оптических свойств.

На размеры частиц и оптическиесвойства суспензии влияют различные факторы порядок смешивания растворов,скорость их смешивания, время требуемое для получения максимальной мутности температураи т.д Таким образом, изучение всех этих факторов и стандартизация условийподготовки вещества турбидиметрическому определению необходимы для правильнойработы.3. Взвеси должны быть стойкими во времени, т.е. неоседать в течение достаточно длительного времени.

Для увеличения стойкостивзвесей часто применяют защитные коллоиды. Можносказать, что турбодиметрия может быть полезной для селективных аналитическихреакций, в результате которых образуется твердое соединение.Описаны методикиопределения аммиака иодидом ртути реактив Несслера , фосфата в видемалорастворимого соединения с молибденом и стрихнином, сульфата бария спределами обнаружения десятые-сотые доли микрограмма в мил лилитре и др.Болееинтересно применение методов, основанных на рассеянии све та, для определениясредней молекулярной массы полимеров в растворах.

Для расчетов необходимо знатьмутность, концентрацию, показатель пре ломления, длину волны, производнуюпоказателя по концентрации и так называемый второй вириальный коэффициент,являющийся мерой неиде альности раствора.

Использование метода светорассеянияограничено размерами молекул они должны быть меньше длины волны.Фотометрыдля измерения светорассеяния высокомолекулярных со единений выполняютразнообразные функции, позволяют проводить на блюдения под несколькими углами иснабжены набором кювет и поляризаторами, которые дают возможность получитьинформацию о форме частиц.Ещеодно направление практического использования таких методов это применениелазеров для дистанционного определения.

Степень уменьшения интенсивностилазерного потока пропорциональна числу частиц, содержащихся в воздухе. Изнебольшого лазера и фотоэлемента можно собрать чувствительный детектор, с помо щьюкоторого легко уловить несколько микрограммов частиц дыма диа метром от 0,1 доI мкм в кубическом метре воздуха.