Нефелометрия

Нефелометрия, учение об измерении степени мутности дисперсных систем (суспензий, эмульсий, коллоидных растворов, аэрозолей) с целью определения числа частиц (концентрации) и их размеров Основными методами нефелометрии являются: 1) фотометрические методы, основанные на изме рении поглощения света дисперсной системой, и 2) собственно нефеломет-рические (тиндалиметри-ческие) методы, основанные наизмерении яркости света, рассеянного взвешенными частицами (свет Т индаля), обычно по направлению, перпендикулярному к освещаемому пучку. Для фотометрических измерений можно пользоваться любыми типами фотометров или спектрофотометров (смотрите Фотометрия и Спектрофотометрия) Так например, часто пользуются фотографическим методом, микрофо-тометрируя полученный негатив. Этот способ был применен Сведбергом при исследовании седиментационного равновесия методом ультрацентрифуги (смотрите Молекулярный вес). Чрезвычайно удобно, особенно при исследовании аэрозолей (дымов и туманов), фотоэлектрическое фотометрирование (проходящий через слой данной дисперсной системы световой луч падает на фотоэлемент, а получаемый фототок измеряется чувствительным гальванометром). В слабо концентрированных дисперсных системах (при малом числе диспергированных частиц) оптическим методом исследования, гораздо более чувствительным, чем фотометрия, является измерение яркости света Тиндаля (рассеянного перпендикулярно освещающему пучку) специальными приборами — нефелометрами или т и н д а л и м е т р а м и.

Простейший нефелометр устроен по принципу колориметра Дюбоска (смотрите Коло

риметрия) с той разницей, что падающий свет направляется сбоку (рассеянный свет Тиндаля рассматривается сверху), причем уравнивание яркости происходит уменьшением высоты освещаемых столбов суспензии или эмульсии (нефелометр Геллиге). В наиболее удобном нефелометре Клейнмана (фигура 1; на фигуре 2 изображен сходный с ним нефелометр Шмидта и Генша) сравниваются два различных образца суспензии, или эмульсии, наливаемые, как в колориметре, в две одинаковых пробирки (в одну из них может быть налита «стандартная»

суспензия), освещаемых сбоку достаточно удаленным (на 1 м) равноотстоящим источником света (удобно на пути пучка помещать матовое стекло или бумажный экран для равномерности освещения); рассеянный перпендикулярно свет проходит сначала через стеклянный цилиндрик, погруженный в жидкость пробирки так, чтобы выделить только свет, рассеянный нек-рым внутренним объёмом суспензии, одинаковым в обеих пробирках (чем исключается рассеяние стенками пробирки и влияние мениска); далее лучи, при помощи призм с полным внутренним отражением или зеркал (под углом в 45°), направляются в окуляр, где лучи от каждой пробирки освещают одну половину поля зрения. Раздвижением ширмочек (при помощи микрометрия, винта), закрывающих пробирки сбоку от освещения, добиваются одинаковости освещения обеих половин поля зрения и по шкалам производят отсчет (до ОД миллиметров) высот освещаемых столбов суспензии в обеих пробирках (ft_x и h₂). Принимая, что средние размеры частиц одинаковы, вычисление концентрации суспензии (эмульсии) с (C₁, с₂) можно произвести по колориметрии. формуле:=у=£“. Яркость I све та Тиндаля для случая частиц, меньших длины световой волны, определяется ф-лой Релея

!=кс ^v.] sin² α,

i 0 м где ν—объём частицы, а—угол между падающим и рассеянным пучком, λ—длина волны света (смотрите Рассеяние света). Эта формула между прочим показывает, что при освещении белым светом нефелометрируемый свет

LB о

Тиндаля является голубоватым (как голубой цвет неба). Нефелометрия была впервые применена Ричардсом (Richards) как чувствительный метод количественного анализа при образовании нерастворимых веществ, дающих мелко раздробленные взвешенные частицы (AgCl, AgBr, AgJ, BaS0₄, для определения весьма малых концентраций СГ-, 80"₄-ионов). Нефелометрии, анализ имеет также большое значение в биохимии.

Тиндалиметр Мекленбурга-Валенти-нера (фигура 3) основан на принципе сравнения яркости пучка света 1, рассеянного поверхностью гипсовой пластинки д, с яркостью пучка света 2 Тиндаля, рассеянного данным образцом суспензии в плоскопараллельном сосуде А. Яркость основного пучка (от гипса) уравнивается с яркостью света Тиндаля поворотом пиколя (смотрите) jV₂, помещенного между двумя другими ни нолями и N_a, оди наково ориентированными. На пути свето вых пучков м. б. помещены дымчатые светофильтры R для их ослабления и уравнивания их окраски. Перед окуляром О помещается кубик Луммер-Бродхуна LB, оба поля которого должен быть одинаково ярко освещены. Ослабление яркости пучка пропорционально sin⁴ ψ, где ψ—угол поворота николя, тле. свет проходит поел удоватольно через три николя. В приборах,аналогичных тиндалиметру В. В. Шулейкина, уравнивание яркости обоих пучков производится при помощи фотографического клина, почернение которого изменяется по длине по известному закону. Удобно и точно можно производить нефелометрии, измерения без специальных приборов, измеряя яркость света Тиндаля фотоэлементом; при этом однако должна быть учтена весьма большая чувствительность фотоэлемента к изменениям в распределении энергии по спектру в рассеянном свете.

Лит.: Г и 0 б с В., Аэрозоли, пер. с англ., Л.,1929: Балахопскнй С. Д., Микрохимический анализ крови, М.—Л., 1930; W e i g e г t F., Optische Me-thoden d. Chemie, Leipzig, 1927; Arndt К., Hand-buch d. pliysikaUsch-chemisohen Technik, 2 Auflage, Stg., 1923; Schirm a n n, Nephelometrie, H andbuch d. biologischen Arbeitsmetboden, brsg. v. E. Abderhalden, Abt. 2, Lfg 205, p. 1462. B.—W., 1926; Hirsch, Tyn-dallphotometrie, ibid., 1925, Abt. 2, Lfg 161; Klein-ш a n n, «Biochemische Zeitschrift», Berlin, 1919, «Kol-loid-Ztschr.», Dresden. 1925; Ostwald Wo. Licht u. Farbe in Kolloiden, Handbuch d. Kolloidenwissen-sehaft in Einzeldarstellung, lirsg. v. Wo. Ostwald, В. 1. T. 1, Dresden—Leipzig, 1924; Mecklenburg u. Valentine r, «Kolloid-Ztschr.», Dresden, 1914, B. 14, p. 172; Mecklenburg u. Valentine r; «Ztschr. fur Instrumentenkunde». Berlin, 1924, p. 209; 11 ah n F. V. Dispersoidanalyse, «Handbuch d. Kollo-idenwissenschaft in Einzeldarstellung, brsg. v. Wo.Ostwald. В. 1, Dresden — Leipzig, 1928; Richards. «Ztschr. f. anorg. Chem.», Lpz., 1915. П. Ребиндер.

ede