АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Турбидиметрия

Турбидиметрия - метод исследования, основанный на из­мерении интенсивности света, прошедшего через дисперсную систему. Интенсивность падающего светового потока ослабляется в результате его рассеяния дисперсной системой. Если принять рассеянный свет за фиктивно поглощенный, то можно получить простое соотношение, аналогичное уравнению Бугера-Ламберта-Бэра (3.4) для поглощения света молекулярными растворами.

Ослабление интенсивности света dI пропорционально интенсивности падающего света Io, проходящего через слой исследуемой системы толщиной dx:

 

- dI= t Iо dx, (3.12)

 

где t - коэффициент пропорциональности, характеризующий способность системы рассеивать свет. Его, как уже было сказано, называют мутностью.

В результате интегрирования в пределах от Iо до Iп и соответствен­но от х = о

до х = - толщины слоя системы получим

 

ln(Io/Iп) = t или Iп = Io ×e-tI, (3.13)

 

где In - интенсивность света, прошедшего через систему.

При выводе предполагалось, что изменение интенсивности света про­исходит, только за счет рассеяния. Поэтому уравнение (3.13) справедливо именно для систем, которые не поглощают света, т.е. для так называ­емых белых золей. Если золи еще и поглощают свет, то к величине t необходимо прибавить коэффициент поглощения.

Как видно из уравнения (3.13), мутность измеряется в единицах длины в минуc первой степени. Ее можно рассматривать как величину, обратную рассеянию, при котором интенсивность света снижается в е paз, т.е. до 37 % от первоначального значения. Например, для 1 %раствора полимеров это расстояние составляет около 10 м, а для чистых жидкос­тей - около 1 км.

Согласно уравнению (3.13) мутность связана с оптической плотностью D соотношением

ln(Io/Iп) = t = 2,3 lg(I0/Iп) = 2,3 D. (3.14)

 

Интенсивность прошедшего света можно представить в виде разности:

 

Iп = Io – I¢p,

 

где I'p -интенсивность света, рассеянного образцом толщиной . Разделив это уравнение на Iо и прологарифмировав, получим

 

-2,3 D= ln[1-(I¢p/Io)]. (3.15)

 

Принимая во внимание, что I'р «Iо, разлагая в ряд логарифм и пренебрегая бесконечно малыми величинами второго порядка, получаем

 

2,3 D» I'р/Iо = Ip /Io = t . (3.16)

 

Из сравнения уравнений (3.16) и (3.14) следует, что мутность выражается отношением интенсивностей рассеянного и падающего света, приходящихся на единицу толщины образца. Это отношение в соответствии с уравнением Рэлея запишем в виде

t = К× с ×J/l4 = К×n ×J2× l4 . (3.17)

 

Подставляя полученное выражение мутности (3.17) в (3.16), получим

 

D = K'× с×J /l4 =K nJ2 / l4. (3.18)

 

При постоянных l и уравнение (3.18) можно записать в виде

 

D = K¢¢cJ = K¢¢nJ2, (3.19)

 

где К" -константа, не зависящая от С и J.

Более строгий вывод дает следующее выражение вместо соотношения (3.18):

 

, (3.20)

 

где d -диаметр частиц, a -константа, зависящая от природы золя.

Если принять во внимание, что уравнение Рэлея справедливо при усло­вии d £ 0,1 l, то членом d4 в знаменателе уравнения (3.20) можно пренеб­речь, и оно переходит (3.18).

Из формулы (3.19) следует, что оптические плотности двух золей с одинаковыми размерами частиц относятся как частичные концентрации сравниваемых дисперсных систем, а при одной и той жe объемной кон­центрации систем оптические плотности относятся как объемы частиц или кубы их диаметров (радиусов):

при J =const D1 /D2 = n1/ n2 = С12, (3.21)

при С =const D1/D2 = J1/J2 = d13 /d23. (3.22)

 

Если дисперсная система содержит частицы, размер которых больше чем 0,I l, то, помимо увеличения интенсивности рассеяния в направ­лении падающего света и уменьшения ее в обратном направлении, проявляются отклонения от закона Рауля. Эти отклонения обусловлены другой зависимостью рассеяния света от длины волны и поляризационными явле­ниями. Они могут быть использованы для оценки размеров частиц.

С увеличением размеров частиц интенсивность рассеяния становится обратно пропорциональной длине волны в степени, меньше четвертой. Поэтому Геллер предложил выразить оптическую плотность и мут­ность следующими формулами вместо (3.17) и (3.18):

D = K× l-n и t = K¢× l-n, (3.23)

где К и К' - константы, не зависящие от длины волны.

Зависимости lg t (или lg D) от lg l в соответствии с уравнениями (3.23) представляет собой прямую, отрицательный тангенс угла наклона которой равен пока­зателю степени n, то есть 4 для рэлеевского рассеяния и меньше четырех для свето­рассеяния большими частицами. По градуировочному графику (рис.3.4), построенному предварительно, например, по результатам электронно-микро­скопического исследования, экспериментально определив величину n в соответствии с формулами Геллера, можно найти размер частиц.


 

Рис. 3.4.

Зависимость показателя степени при длине волны в уравнении Геллера от диаметра сферических частиц


 

Необходимо заметить, что для истинного рассеяния показатель степени n не может быть больше четырёх, при истинном же поглощении значение n может быть значительно больше.

Преимущество турбидиметрического метода исследования состоит в простоте методики измерений. В качестве турбидиметра - прибора для проведения турбидиметрических измерений (рис.3.3 б) - можно использо­вать широко распространенные фотоэлектроколориметры, предназначенные для определения оптической плотности окрашенных молекулярных раство­ров. В основу действия большинства фотоэлектроколориметров положен принцип уравнивания двух сравниваемых световых потоков, проходящих через кюветы с исследуемой истандартной системами, с помощью пере­менной щелевой диафрагмы (рис. 3.5).

Точность турбидиметрического метода небольшая, поскольку интенсив­ность рассеяния (относительно малая величина) определяется по раз­ности двух больших значений интенсивностей падающего и проходящего света. Применение метода ограничивается золями, отличающимися сравнительно высокой мут­ностью.


Дата добавления: 2015-10-11 | Просмотры: 971 | Нарушение авторских прав







При использовании материала ссылка на сайт medlec.org обязательна! (0.011 сек.)