Nefelometrie

Nefelometria este o metodă de analiză optică care permite obținerea cantității de substanță analizată prin măsurarea radiației difuze datorită efectului Tyndall . ^[1] Se aplică pentru faze dispersate extrem de fine, cu un diametru de ordinul a zeci sau sute de nanometri și are niveluri ridicate de sensibilitate și, standardizat corespunzător, poate fi, de asemenea, foarte precis .

Instrumentaţie

Măsurătorile nefelometrice necesită ca fasciculul de lumină care iese din soluția examinată să fie transportat către un detector plasat în unghi drept față de direcția razei incidente, pentru a colecta nivelul maxim de energie . Pe de altă parte, trebuie remarcat faptul că în metoda turbidimetrică , utilizată pentru faze dispersate cu diametru mai mare și care, prin urmare, dau naștere unei mai puține difuzii Tyndall, comparativ cu fenomenul predominant de absorbție a luminii , măsurarea se efectuează de-a lungul aceluiași direcția ca raza incidentă. Instrumentele utilizate în mod obișnuit sunt spectrofotometre echipate și pentru măsurători nefelometrice sau nefelometre speciale.

Note teoretice

Efectul Tyndall constă în esență în difuzia unei unde electromagnetice ca urmare a fenomenelor de reflecție și refracție generate de interacțiunea cu sistemele coloidale formate din particule având o dimensiune de ordinul lungimii de undă a razei incidente. Difuzia radiației are loc de-a lungul tuturor direcțiilor spațiale posibile, dar cu niveluri diferite de intensitate.

Principalii factori care influențează efectul Tyndall sunt:

lungimea de undă a razei de lumină incidentă, cu intensitatea luminii difuze care este invers proporțională cu pătratul lui λ;
dimensiunea medie a particulelor împrăștiate, intensitatea luminii împrăștiate crescând pe măsură ce mărimea medie crește;
diferența dintre indicii de refracție ai fazelor dispersate și dispersante, cu o creștere a intensității luminii difuze pe măsură ce această diferență crește;
stabilitatea temporală a sistemului coloidal.

Pentru intervale de concentrație mai mici de 10 ⁻⁴ M , concentrația fazei dispersate este proporțională cu intensitatea luminii împrăștiate, în timp ce concentrațiile mai mari sunt legate de o creștere a fenomenului de absorbție a particulelor dispersate, cu consecința pierderii de liniaritate și sensibilitate.
Legea lui Rayleigh leagă intensitatea luminii împrăștiate de numărul de particule prezente în suspensie:

I=K{\frac {NV^{2}}{d^{2}\lambda ^{4}}}I_{0}

{\ displaystyle I = K {\ frac {NV ^ {2}} {d ^ {2} \ lambda ^ {4}}} I_ {0}}

{\ displaystyle I = K {\ frac {NV ^ {2}} {d ^ {2} \ lambda ^ {4}}} I_ {0}}

unde este

I = intensitatea luminii difuze;
K = constanta de proportionalitate;
N = numărul de particule pe unitate de volum ;
V = volumul particulelor;
d = distanța detectorului de celula care conține analitul;
λ = lungimea de undă a fasciculului de lumină incident;
I ₀ = intensitatea fasciculului luminos incident.

Lucrând cu un instrument specific și în condiții experimentale, cum ar fi menținerea constantă a volumului V al particulelor și a intensității I ₀ a razei incidente, al doilea membru al ecuației anterioare permite gruparea tuturor termenilor care pot fi considerați constanți, introducând o nouă constantă globală K:

\operatorname {I} =KN

{\ displaystyle \ operatorname {I} = KN}

{\ displaystyle \ operatorname {I} = KN}

Măsurătorile nefelometrice, având în vedere sensibilitatea lor ridicată, sunt condiționate de diverși factori. Principalele sunt următoarele:

dimensiunea particulelor;
stabilitatea solului ;
puterea ionică ;
pH-ul mediului;
prezența substanțelor care interferează ( polimeri , coloizi, coloranți etc.).

Aplicații

Câmpul de aplicare a nefelometriei variază de la determinări nespecifice, așa cum se ia în considerare și în ceea ce privește turbidimetria, parametrul de turbiditate al apei sau în biologie pentru studiul culturilor bacteriene , până la determinarea specifică a urmelor de ioni, cum ar fi clorura și sulfatul . O determinare oficială a SO ₃ conținut în cimenturi utilizează o metodă nefelometrică. În chimia clinică găsește aplicarea în determinarea lipoproteinelor , imunoglobulinelor plasmatice și a enzimelor precum amilaza și lipaza .