Н. В. Новоселова физико-химические методы анализа курс лекций

9.5. Практическое применение. Рефрактометрический метод ана-
лиза применяют в технологическом контроле в пищевой промыш-
ленности, в клинических медицинских исследованиях, при анализе 
кондитерских изделий, молока, масла, различных жиров и т.д. Не-
редко показатель преломления включается в ГОСТ как характери-
стика качества вещества (например, стирола). Содержание сахара, 
жиров, белка и т.п. измеряют также поляриметрическим методом. 
Этот же метод используют в фармацевтических производствах при 
анализе лекарственных препаратов (например, пенициллина) и 
парфюмерии. 
Контрольные вопросы 
1. Что лежит в основе поляриметрического метода анализа? 

---

75 
2. В чем заключается рефрактометрический анализ? 
3. Назовите известные вам физические поля. 
Практическое применение: начертите схему устройства поляримет-
ра-глюкозиметра. 
Лекция №10 
НЕФЕЛОМЕТРИЯ И ТУРБИДИМЕТРИЯ 
План 
10.1. Теоретические основы. 
10.2. Приборы для нефелометрических и турбидиметрических 
определений. 
10.3. Практическое применение. 
10.4. Общая характеристика методов. 
Нефелометрический и турбидиметрический методы применяют 
для анализа суспензий, эмульсий, различных взвесей и других мут-
ных сред. Интенсивность пучка света, проходящего через такую сре-
ду, уменьшается за счет рассеивания и других процессов взаимодей-
ствия света с взвешенными частицами. Фотометрическое исследова-
ние оптически неоднородных мутных жидкостей, состоящих из рас-
твора (дисперсионной среды), в котором взвешены мельчайшие твер-
дые частицы (дисперсионная фаза), можно выполнять двумя метода-
ми – нефелометрии и турбидиметрии. 
10.1. Теоретические основы. Нефелометрия. Метод основан на ис-
пользовании зависимости между интенсивностью света, рассеиваемо-
го частицами дисперсной системы, и числом этих частиц. При про-
хождении светового потока через светорассеивающую среду частицы 
этой среды рассеивают свет в различных направлениях с той же дли-
ной волны, что и длина волны падающего светового потока. Если 
размеры R светорассеивающих частиц меньше длины волны λ рас-
сеиваемого света (R<0,1λ), то такое светорассеивание называют рэле-
евским рассеянием (в отличие от комбинационного рассеяния света, 
когда длины волн падающего и рассеянного излучения неодинаковы, 
или от эффекта Тиндаля, когда свет той же длины волны рассеивается 
более крупными частицами, чем при рэлеевском рассеянии света).
В нефелометрии интенсивность рассеянного света наблюдают (из-
меряют) в направлении, либо перпендикулярном, либо под каким-то уг-

---

76 
лом по отношению к направлению падающего светового потока. Обыч-
но наблюдения и измерения ведут в направлении, перпендикулярном к 
направлению распространения падающего света. 
Интенсивность рэлеевского рассеяния света зависит от природы 
рассеивающей среды, размеров частиц и их числа, показателей свето-
преломления частиц и среды, длины волны и интенсивности падаю-
щего света, угла рассеивания. При размерах частиц, существенно 
меньше длины волны падающего света, интенсивность рассеянного 
света обратно пропорциональна четвертой степени длины волны и 
описывается уравнением Рэлея: 
N
R
FV
I
I
2
4
2
2
0
)
cos
1
(
, (1) 
где I и I
0
– соответственно интенсивность рассеянного и падающего 
света с длиной волны λ; F – функция, зависящая от показателей прелом-
ления частиц дисперсной фазы и дисперсионной среды; V – объем час-
тицы, принимаемой за сферическую; θ – угол между направлениями па-
дающего и рассеянного света; N – общее число частиц в рассеивающей 
среде; R – расстояние от рассеивающей частицы до приемника рассеян-
ного излучения (до наблюдателя). 
Если нефелометрические измерения проводить в условиях, ко-
гда величины F, V, θ, λ и R остаются постоянными, то тогда уравне-
ние (1) можно представить в виде: 
I=I
0
·k·N,
(2) 
где коэффициент пропорциональности k определяется эмпири-
чески. В таком случае в соответствии с формулой (2) интенсивность 
рассеянного света пропорциональна числу рассеивающих частиц N, а 
при постоянном объеме рассеивающей среды – их концентрации. Со-
отношение (2) и лежит в основе нефелометрических определений. 
Измерения проводят с использованием специальных приборов – 
нефелометров или же флуориметров. 
Концентрацию определяемого вещества находят либо методом 
градуировочного графика, построенного на основании измерения ин-
тенсивности рассеяния эталонных проб с точно известной концентра-
цией определяемого вещества, либо с использованием стандарта. В 
последнем случае измеряют отношение интенсивностей светорассея-
ния стандартного образца с точно известной концентрацией опреде-
ляемого вещества и анализируемой пробы: 
I
s
=I
0
·k·N
s
, I
x
=I
0
·k·N
x
, I
x
/ I
s
= N
x
/ N
s
, 

---

77 
где символы «s» и «х» относятся к стандартному и анализируе-
мому образцам соответственно. 
При одинаковом объеме проб стандартного и анализируемого 
образцов отношение чисел рассеивающих частиц N
x
/ N
s
равно отно-
шению их концентраций с
х
 и с
s
: 
s
x
s
x
s
x
c
c
N
N
I
I
. 
Отсюда: 
s
s
x
x
c
I
I
c
Найдя с
х
и измерив отношение интенсивностей I
x
/ I
s
, можно рас-
считать концентрацию с
х
определяемого вещества в анализируемом 
образце. 
Турбидиметрия. Метод основан на использовании зависимости 
между ослаблением интенсивности светового потока, проходящего 
через светорассеивающую среду, за счет рассеивания света частица-
ми этой среды, и их концентрацией. При турбидиметрических изме-
рениях через светорассеивающую среду пропускают световой поток с 
интенсивностью I
0
, измеряют его интенсивность I после прохождения 
им светорассеивающей среды. При наличии частиц, рассеивающих 
свет (рэлеевское рассеяние), очевидно, что I< I
0
. В таком случае спра-
ведливо соотношение: 
l
kcl
I
I
S
0
lg
, (3) 
аналогичное соотношению для основного закона светопоглощения. В 
выражении (3) величину S, играющую роль оптической плотности, 
иногда называют мутностью; k – коэффициент пропорциональности, 
зависящий от размера рассеивающих частиц, длины волны падающе-
го (рассеиваемого) света, коэффициентов светопреломления частиц и 
среды; с – концентрация светорассеивающих частиц; l – толщина рас-
сеивающего слоя; τ=kс – коэффициент мутности, иногда называемый 
также мутностью. 
Уравнение (3) предполагает, что соблюдается формула Рэлея и 
размер частиц меньше длины волны падающего света (R≤ 0,1λ). 
Для измерения мутности S используют обычные фотоэлектроко-
лориметры, а также специальные приборы – турбидиметры.