Ενόργανη Χημική Ανάλυση (Θ) Ενότητα 9: Νεφελομετρία - Θολερομετρία Δρ. Αρχοντούλα Χατζηλαζάρου, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Ενόργανης Ανάλυσης και Φυσικοχημείας Τμήμα Οινολογίας και Τεχνολογίας Ποτών Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας Το περιεχόμενο του μαθήματος διατίθεται με άδεια Creative Commons εκτός και αν αναφέρεται διαφορετικά Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

Περιγραφή σκέδαση του φωτός κολλοειδή διαλύματα νεφελόμετρα θολερόμετρα 1

Νεφελομετρία - Θολερομετρία 1/2 η θολερομετρία και η νεφελομετρία αποτελούν δύο τεχνικές που στηρίζονται στο σκεδασμό του φωτός από σωματίδια κολλοειδών συστημάτων. Η μέτρηση της εντάσεως Ι σε ευθεία γραμμή αποτελεί τη βάση της θολερομετρίας, ενώ η μέτρηση της εντάσεως της ακτινοβολίας υπό κάποια γωνία ως προς την εξερχόμενη δέσμη Ι αποτελεί τη βάση της νεφελομετρίας. 2

Νεφελομετρία - Θολερομετρία 2/2 Ο λόγος Ι/Ι 0 μειώνεται με την αύξηση του αριθμού των σωματιδίων στο κολλοειδές σύστημα, ενώ ο λόγος Ι 90 /Ι 0 αυξάνεται μέχρι μέτριες συγκεντρώσεις. Η μέτρηση σε ευθεία γραμμή καλείται θολερομετρία ενώ η μέτρηση υπό γωνία καλείται νεφελομετρία. Η τεχνική παρουσιάζει μεγάλη ευαισθησία για ορισμένα στοιχεία ή ενώσεις. Η ακρίβεια της τεχνικής είναι μεγάλη και εξαρτάται από την επαναληψιμότητα και σταθερότητα των κολλοειδών συστημάτων διασποράς 3

Περίθλαση Κατά την αλληλεπίδραση της ηλεκτροµαγνητικής ακτινοβολίας µε την ύλη, συνήθως µετρώνται διαφορές στην ένταση, οι οποίες οφείλονται στην απορρόφηση ή την εκποµπή ακτινοβολίας. Η ακτινοβολία µπορεί επίσης να υποστεί ανάκλαση, σκέδαση ή περίθλαση. Η ηλεκτροµαγνητική ακτινοβολία παθαίνει περίθλαση, µια διαδικασία κατά την οποία µια δέσµη παράλληλων ακτίνων κάµπτεται καθώς διέρχεται µέσω ενός πολύ λεπτού εµποδίου ή µέσω µιας πολύ στενής σχισµής 4

Διάδοση ακτινοβολίας 1/2 5 Η ταχύτητα διάδοσης της ακτινοβολίας µέσα από ένα διαφανές σώµα είναι µικρότερη από την ταχύτητα διάδοσής της στο κενό και εξαρτάται από το είδος και την πυκνότητα των ατόµων, ιόντων ή µορίων στο µέσο διάδοσης. Μέτρο της αλληλεπίδρασής του µε την ακτινοβολία είναι ο δείκτης διάθλασης του µέσου διάδοσης. Ορίζεται, για συγκεκριµένη συχνότητα ν i, ως ο λόγος της ταχύτητας της ακτινοβολίας στο κενό ως προς την ταχύτητα στο µέσο.

Διάδοση ακτινοβολίας 2/2 Η αλληλεπίδραση κατά τη διάδοση αναφέρεται σε περιοδική πόλωση των ατόµων και των µορίων, τα οποία συνιστούν το µέσο. Πρόκειται για προσωρινή παραµόρφωση των ηλεκτρονιακών νεφών, τα οποία ανήκουν στα άτοµα ή τα µόρια του µέσου και οφείλεται στο εναλασσόµενο ηλεκτροµαγνητικό πεδίο της ακτινοβολίας. 6

Διάθλαση ακτινοβολίας Αφού η ταχύτητα διάδοσης της ακτινοβολίας στην ύλη εξαρτάται από το µήκος κύµατος, το ίδιο ισχύει για το δείκτης διάθλασης. ∆ιάθλαση ακτινοβολίας Τυπική µορφή καµπύλης διασποράς. Η περιοχή κανονικής διασποράς χαρακτηρίζεται από µια συνεχή αύξηση του δείκτη διάθλασης µε αύξηση της συχνότητας. Η µεταβολή του δείκτη διάθλασης µιας ουσίας µε το µήκος κύµατος ή τη συχνότητα ονοµάζεται διασπορά. Όταν η ακτινοβολία προσπέσει µε µια ορισµένη γωνία στη διεπιφάνεια, που χωρίζει δύο διαφανή υλικά µε διαφορετικές πυκνότητες, παρατηρείται µια απότοµη µεταβολή της κατεύθυνσης, η διάθλαση της δέσµης, ως συνέπεια της διαφοράς στις ταχύτητες διάδοσης. 7

Ανάκλαση ακτινοβολίας Όταν η ακτινοβολία προσπέσει σε µια διεπιφάνεια, η οποία χωρίζει δύο υλικά που διαφέρουν στους δείκτες διάθλασης, παρατηρείται πάντοτε ανάκλασή της. Το ποσοστό της ανακλώµενης ακτινοβολίας αυξάνει όσο αυξάνει η διαφορά µεταξύ των δεικτών διάθλασης. 8

Σκέδαση ακτινοβολίας Όταν το µέγεθος των σωµατιδίων είναι µικρό σε σχέση µε το µήκος κύµατος, λ, η καταστροφική συµβολή αποµακρύνει ένα µεγάλο µέρος της επανεκπεµπόµενης ακτινοβολίας εκτός από αυτήν, η οποία διανύει το υλικό κατά την αρχική κατεύθυνση. Ένα µικρό κλάσµα της ακτινοβολίας, εκπέµπεται προς όλες τις κατευθύνσεις. Η ένταση της σκεδαζόµενης ακτινοβολίας αυξάνει µε το µέγεθος του σωµατιδίου Σκέδαση Rayleigh λ >> d Σκέδαση από µεγαλοµόρια Φαινόµενο Tyndall Σκέδαση Raman λ >> d 9

Τέλος Ενότητας

Σημειώματα

Σημείωμα Αναφοράς Copyright Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Αθήνας, Αρχοντούλα Χατζηλαζάρου Αρχοντούλα Χατζηλαζάρου. «Ενόργανη Χημική Ανάλυση (Θ). Ενότητα 9: Νεφελομετρία - Θολερομετρία». Έκδοση: 1.0. Αθήνα Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: ocp.teiath.gr.ocp.teiath.gr

Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό. Οι όροι χρήσης των έργων τρίτων επεξηγούνται στη διαφάνεια «Επεξήγηση όρων χρήσης έργων τρίτων». Τα έργα για τα οποία έχει ζητηθεί και δοθεί άδεια αναφέρονται στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί.

Επεξήγηση όρων χρήσης έργων τρίτων Δεν επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου, παρά μόνο εάν ζητηθεί εκ νέου άδεια από το δημιουργό. © διαθέσιμο με άδεια CC-BY διαθέσιμο με άδεια CC-BY-SA διαθέσιμο με άδεια CC-BY-NC-SA διαθέσιμο με άδεια CC-BY-NC Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου και η δημιουργία παραγώγων αυτού με απλή αναφορά του δημιουργού. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού, και διάθεση του έργου ή του παράγωγου αυτού με την ίδια άδεια. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού. Δεν επιτρέπεται η εμπορική χρήση του έργου. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού. και διάθεση του έργου ή του παράγωγου αυτού με την ίδια άδεια Δεν επιτρέπεται η εμπορική χρήση του έργου. διαθέσιμο με άδεια CC-BY-ND Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού. Δεν επιτρέπεται η δημιουργία παραγώγων του έργου. διαθέσιμο με άδεια CC-BY-NC-ND Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού. Δεν επιτρέπεται η εμπορική χρήση του έργου και η δημιουργία παραγώγων του. διαθέσιμο με άδεια CC0 Public Domain διαθέσιμο ως κοινό κτήμα Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου, η δημιουργία παραγώγων αυτού και η εμπορική του χρήση, χωρίς αναφορά του δημιουργού. χωρίς σήμανσηΣυνήθως δεν επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου.

Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει:  το Σημείωμα Αναφοράς  το Σημείωμα Αδειοδότησης  τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων  το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει) μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους.

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στo πλαίσιo του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθηνών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.