7.2 Потенциометрический метод
Потенциометрический метод основан на зависимости между э.д.с., развиваемой датчиком, и концентрацией водородных ионов в анализируемой жидкости. Концентрацию водородных ионов измеряют в единицах водородного показателя рН: при рН=7 раствор нейтральный; рН <7 – кислотный; рН>7 – щелочной. Потенциометрические анализаторы называют рН–метрами (рисунок 66). Датчик рН – метра состоит из двух электродов: измерительного 1 и сравнительного 2. Измерительный электрод представляет собой стеклянную трубку, к нижней части которой приварен шарик из специального стекла, содержащего металл (литий или натрий).
Рисунок 85 – Схема рН–метра
Ионы водорода из раствора проникают в стекло шарика, а ионы металла переходят из стекла в раствор. В результате на поверхности шарика возникает потенциал, величина которого зависит от концентрации водородных ионов в растворе. Сравнительный электрод, в отличии от измерительного, не меняет свой потенциал относительно раствора. Поэтому э.д.с. датчика Ех зависит только от потенциала измерительного электрода и, следовательно, рН раствора.
Стеклянный электрод датчика имеет очень высокое сопротивление. Поэтому для измерения э.д.с. датчика применяют потенциометр, имеющий высокоомный вход.
7.3 Оптический метод
В оптических анализаторах используется связь между составом анализируемой жидкости и законами распространением через нее света.
Наиболее распространенными оптическими анализаторами являются рефрактометры и колориметры.
Рефрактометры для анализа используется способность света изменять свое направление при переходе из одной среды в другую, вследствие различия их оптических свойств. Если оптические свойства одной среды остаются неизменными (эталонная среда), а другой – зависят от концентрации одного из компонентов жидкости, то по отклонению луча света можно измерять концентрацию этого компонента.
Рисунок 86 – Схема рефрактометра
Рассмотрим схему рефрактометра рисунок 86, в котором анализируемый раствор пропускают через дифференциальную кювету, состоящую из двух кювет 4 и 6. Кюветы имеют общую стенку 5. Через кювету 4 пропускают анализируемый раствор, а в кювете 6 находится эталонная жидкость. Свет от источника 1 с помощью линзы 2 и диафрагмы 3 преобразуется в световую полоску, которая, пройдя через обе кюветы, попадает на сдвоенный фоторезистор 7. Если оптические свойства жидкостей в кюветах 4 и 6 одинаковы, направление выходящего светового потока совпадает с направлением входного потока.
В этом случае оба фоторезистора освещены одинаково и их сопротивления равны.
При изменении оптических свойств анализируемого раствора световой поток изменит свое направление в кювете 6. В результате смещения луча освещенность одного из фоторезисторов увеличится. Изменения сопротивления фоторезисторов фиксируется измерительной схемой 8.
Колометрические анализаторы. Действие колометрических анализаторов основано на поглощении или рассеивании светового потока, проходящего через жидкость, например суспензию, образованную частицами определяемого вещества в жидкой фазе.
Анализаторы, измеряющие концентрацию по интенсивности света, прошедшего через слой дисперсной системы, называются турбидиметрами, а по интенсивности рассеянного дисперсной системой света – нефелометрами рисунок 87.
а) б)
Рисунок 87 – Колометрические анализаторы
а) турбидиметр б) нефелометр
В состав обоих анализаторов входит источник света 1, кювета 2, через которую пропускают анализируемый раствор, и фоторезистор 3, сопротивление которого измеряется мостовой схемой 4.