METODY OPTYCZNE Metody optyczne zwizane s ze sprystym

METODY OPTYCZNE Metody optyczne związane są ze sprężystym oddziaływaniem promieniowania elektromagnetycznego na próbkę. W czasie oddziaływań sprężystych nie zachodzą zmiany ilości energii promieniowania lecz wyłącznie zmiany jego kierunku. 1. Refraktometria (załamanie światła) 2. Interferometria (interferencja światła) 3. Polarymetria (polaryzacja światła i skręcenia płaszczyzny polaryzacji) 4. Nefelometria (rozproszenie światła) 5. Turbidymetria (rozproszenie światła)

Refraktometria W analityce wykorzystuje się liniową zależność współczynnika załamania światła od stężenia substancji Zalety: krótki czas analizy, niski koszt Medycyna: oznaczanie zawartości białka w osoczu i surowicy krwi, badanie ciężaru właściwego moczu Przemysł spożywczy: kontrola zawartości cukru, stężenia syropów, kontrola produkcji olejów, cukru, tłuszczów, przypraw, koncentratów, piwa, wina, mleka Przemysł: kontrola stężenia smarów, olejów, emulsji, kontrola kosmetyków Refraktometry samochodowe: szybki pomiar płynów hamulcowych, płynów do chłodnic(wystarczy kilka kropli cieczy) Detektor refraktometryczny w HPLC

Interferometria Technika wykorzystująca zjawisko interferencji światła Metoda szybka i dokładna, do oznaczania w niskich stężeniach Oznaczanie stężeń gazów i cieczy np. dwutlenku węgla , metanu w powietrzu, zawartość kurzu w pomieszczeniach, oznaczanie Na. Cl obok KCl Badanie roztworów koloidalnych (białka, skrobia, żelatyna) Badanie produktów spożywczych: wina, soków

Polarymetria W polarymetrii mierzy się wartość kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła spolaryzowanego liniowo. Zdolność skręcania płaszczyzny polaryzacji światła spolaryzowanego mają substancje optycznie czynne (zw. organiczne zawierające asymetryczny atom węgla) np. cukry, cholesterol, kamfora, kwas winowy. Zastosowanie: w przemyśle cukrowniczym do badania zawartości sacharozy w syropie buraczanym. w medycynie do badania zawartości glukozy w moczu. w chemii organicznej do badania równowag i mechanizmów reakcji optyczne czynnych substancji

Nefelometria i turbidymetria wykorzystują zjawisko rozproszenia światła. Jest to proces złożony, w którym ma miejsce odbicie (również całkowite), wewnętrzne załamanie oraz ugięcie (dyfrakcja) promieni światła. Procesy te przebiegają różnie w zależności od długości fali promieniowania i rozmiarów cząstek rozproszonych. Wszystkie pomiary nefelometryczne i turbidymetryczne prowadzone są względem wzorców, w ściśle standaryzowanych warunkach. Szczególnie istotnym jest przestrzeganie ustalonego czasu odczytu liczony od przygotowania roztworów.

Nefelometria i turbidymetria

Nefelometria polega na pomiarze światła rozproszonego przez roztwór zawierający w przeźroczystym ośrodku cząsteczki fazy stałej lub ciekłej w stanie znacznego rozdrobnienia. Dla koloidu – o średnicy od 1 do 100 nm, dla zawiesiny od 0, 1 do 10 μm. Warunkiem rozpraszania jest to, aby współczynniki załamania światła ośrodka i fazy rozproszonej były różne. Metoda ta polega na badaniu zjawisk zachodzących podczas przechodzenia światła przez ośrodek niejednorodny. Mechanizm tego zjawiska może być różny w zależności od rozmiaru cząstek. W roztworach koloidowych (średnica cząstek od 1 -100 nm) promień ulega głównie ugięciu. W przypadku cząstek o większych średnicach następuje rozproszenie światła przede wszystkim na zasadzie odbicia. Jeżeli cały badany układ jest przezroczysty, możliwe jest załamywanie światła na granicach ośrodków o różnej gęstości. Taki mechanizm jest charakterystyczny dla rozproszenia Tyndalla. Największą rolę w rozpraszaniu odgrywa dyfrakcja i odbicie. Światło jest wtedy rozpraszane równomiernie we wszystkich kierunkach. Kąt pomiaru promieniowania rozproszonego wynosi najczęściej 90 o, co umożliwia oddzielenie promieniowania wiązki pierwotnej od promieniowania rozproszonego.

W analizie medycznej nefelometrię stosuje się do oznaczania rozcieńczonych roztworów białek. W analizie chemicznej do oznaczania amoniaku za pomocą odczynnika Nesslera, do oznaczania fosforu odczynnikiem strychninomolibdenianowym. Natężenie światła rozproszonego Ir na małych kulistych cząstkach koloidu jest opisane wzorem: Ir = k Io c k - współczynnik proporcjonalności Io - natężenie promieniowania padającego c – stężenie Oznaczania wykonuje się najczęściej metodą porównania z wzorcem: Ir, x / Ir, w = cx/ cw

Metoda turbidymetryczna polega na pomiarze stosunku natężenia promieniowania padającego Io do natężenia promieniowania przechodzącego It przez mętny ośrodek. Służy do pomiaru mętności zawiesin. Wykorzystane jest zjawisko zarówno absorpcji, jak i rozpraszania światła przez cząstki o wymiarach powyżej 1 nm. Turbidancja S = log Io/ It = klc Aparatura i metody pomiaru podobne jak w spektrofotometrii: metoda prostej wzorcowej i dodatku wzorca.

Zastosowania turbidymetrii Turbidymetria cechuje się wysoką czułością. Pozwala na oznaczanie zawiesin i roztworów koloidalnych przez wytrącanie nadmiarem odczynnika. Tak oznacza się aniony Cl-, Br-, I- , SO 42 -, PO 43 -, SCN- , kationy Ag+, Hg 2+, Ba 2+, siarkę w benzynie oraz związki organiczne w stężeniach 10 -5 – 10 -9 mol/l. Błąd oznaczenia i względne odchylenie standardowe(RSD) są większe niż w spektrofotometrii i wynoszą kilka %

Pytania egzaminacyjne 1. Co mierzymy w refraktometrii, interferometrii, polarymetrii, nefelometrii, turbidymetrii? 2. Wykorzystanie refraktometrii, interferometrii, polarymetrii, nefelometrii, turbidymetrii w analityce. 3. Wskazać podobieństwa i różnice pomiędzy nefelometrią i turbidymetrią. 4. Wskazać podobieństwa i różnice pomiędzy spektrofotometrią UV-VIS i turbidymetrią.