Закон Рэлея
Закон Рэлея отражает зависимость интенсивности рассеянного света Iр от следующих факторов:
§ V – объём рассеивающей частицы;
§ N – число частиц в данном объёме;
§ nчаст и nср – показатели преломления частиц и среды;
§ λ – длина волны падающего света;
§ Iо – интенсивность падающего света;
§ θ – угол рассеивания;
§ R – расстояние от частицы до приёмника излучения.
Эмпирически установлен вид этой зависимости:
Закон Рэлея выполняется, если r ≤ 0,1λ. При r > 0,1λ наблюдаются отклонения от закона Рэлея, что приводит к нарушению линейности графика.
Зависимость аналитического сигнала от концентрации.
Условия проведения измерений
При соблюдении условий проведения измерений:
§ один и тот же прибор;
§ одна и та же методика анализа;
§ λ = const;
§ размер частиц r ≈ const
используют следующие уравнения связи аналитического сигнала и концентрации:
1. В нефелометрии уравнение Рэлея приводят к виду
Ip = k × C,
где k объединяет все постоянные величины.
2. В турбидиметрии измеряют не саму интенсивность прошедшего через суспензию света It, а кажущуюся оптическую плотность Акаж:
Эмпирически установленная зависимость Акаж от многих факторов имеет вид:
где К – коэффициент пропорциональности;
l – толщина поглощающего слоя;
С – концентрация вещества в растворе;
d – диаметр частиц;
α – константа, зависящая от метода измерения;
λ – длина волны падающего света.
При соблюдении описанных выше условий её приводят к виду
Акаж = k×l×C,
где k – молярный коэффициент мутности.
Поскольку аналитический сигнал сильно зависит от размера частиц суспензии, то необходимо строго соблюдать идентичность условий приготовления суспензий:
§ определённый порядок смешения реагентов;
§ одинаковая скорость смешения реагентов;
§ одинаковые концентрации исходных растворов;
§ постоянная температура;
§ добавление стабилизаторов (агар, желатин и т. п.);
§ одинаковое время выдержки приготовленных суспензий.
Приёмы нахождения неизвестной концентрации в нефелометрии и турбидиметрии
В нефелометрии и турбидиметрии чаще всего используют два из четырёх известных приёмов нахождения концентрации по величине аналитического сигнала:
§ Метод градуировочного графика.
§ Нефелометрическое и турбидиметрическое титрование. Основано на измерении Iр или Акаж в ходе титрования. Кривые тирования всегда имеют вид, показанный на рис.57.
§
Рис. 57. Кривые нефелометрического и турбидиметрического титрования
Возрастание сигнала до т. э. связано с тем, что на этом этапе титрования образуются всё новые и новые порции осадка, поэтому мутность раствора возрастает. После т. э. осадок перестаёт образовываться, и мутность остаётся практически постоянной или незначительно понижается за счёт разбавления раствора при титровании.
Метод стандартов и метод добавок используются редко, что обусловлено низкой точностью нефелометрического и турбидиметрического методов анализа.