47.

Рис. 8.2. Распределение скорости по сечению трубы при стабилизированном ламинарном (а) и турбулентном (б) течении жидкости.

где r0 - радиус трубы; ωmax - скорость на оси трубы (при r=0). Средняя скорость при этом равна половине максимальной - выражение (*). При турбулентном движении почти все сечение трубы заполнено турбулентно текущей жидкостью. У стенки же образуется вязкий подслой. При больших числах Re толщина подслоя составляет ничтожную часть диаметра трубы. Несмотря на это, для малотеплопроводных сред вязкий подслой является основным термическим сопротивлением.

При стабилизированном турбулентном течении жидкости в трубах распределение скорости по поперечному сечению имеет вид усеченной параболы. Максимальная скорость по-прежиему на оси трубы. Наиболее резко скорость изменяется вблизи стенки.

Распределение скоростей в турбулентной части потока можно описать с помощью универсального логарифмического закона где (рис. 8.2). Согласно данным ряда исследований для турбулентного ядра (≥30) χ=0,4 и η=5,5; для промежуточной между турбулентным ядром и вязким подслоем области (≈5÷30) 1/χ=5,0 и η=3,05. В пределах вязкого подслоя (≈0÷5) принимается линейное изменение скорости:

48. 1. Метод Стокса. Этот метод определения вязкости основан на измерении скорости медленно движущихся в жидкости небольших тел сферической формы.

На шарик, который падает в жидкости вертикально вниз, действуют три силы: сила тяжести Р=(4/3);πr3ρg (ρ - плотность шарика), сила Архимеда FA=(4/3);πr3ρ'g (ρ' - плотность жидкости) и сила сопротивления, эмпирически установленная Дж. Стоксом: F=6πηrν, где r - радиус шарика, ν - его скорость. При равномерном движении шарика P=FA+F или

откуда

Измерив скорость равномерного движения шарика, можно определить вязкость жидкости.

2. Метод Пуазейля. Этот метод основан на ламинарном течении жидкости в тонком капилляре. Для капилляр радиусом R и длиной l в жидкости мысленно выделим цилиндрический слой радиусом r и толщиной dr (рис. 1).

Сила внутреннего трения , которая действуюет на боковую поверхность этого слоя,

где dS - боковая поверхность цилиндрического слоя; знак минус говорит оттом, что при возрастании радиуса скорость уменьшается.

Для установившегося течения жидкости сила внутреннего трения, которая действующет на боковую поверхность цилиндра, уравновешивается силой давления, действующей на его основание:

проинтегрировав, полагая, что у стенок имеет место быть прилипание жидкости, т. е. скорость на расстоянии R от оси равна нулю, получаем

Отсюда видно, что скорости частиц жидкости распределяются по параболическому закону, причем вершина параболы лежит на оси трубы. За время t из трубы вытечет жидкость, объем которой

откуда вязкость

49. Ротационный вискозиметр. Конструкция. Принцип действия.

Ротационный вискозиметр – вискозиметр, принцип действия которого основан на методе концентрических вращающихся цилиндров. Вязкость определяют на основе предварительных относительных измерений калибровки; в качестве калибровочных жидкостей используют масла или растворы, вязкость которых известна.

Ротационный вискозиметр имеет центральную втулку, наружный измерительный цилиндр, закрепленный на ней, и внутренний измерительный цилиндр, установленный на измерительном валике, помещенном на подшипниках в центральной втулке, подвижный диск с подшипником, силоизмеритель, состоящий из двух цилиндрических пружин различной жесткости, датчик угла поворота, электропривод, электронную схему индикации момента сопротивления на внутреннем цилиндре, на центральной втулке на двух шарикоподшипниках установлена шестерня. Причем на верхнем конце центральной втулки установлена вспомогательная подпружиненная втулка с ограничивающим ее вертикальное перемещение стопорным кольцом, на вспомогательной втулке на шарикоподшипнике установлен стальной нижний диск, сверху к нижнему диску жестко прикреплена измерительная пружина большей жесткости, второй конец которой жестко закреплен на втулке, установленной на верхнем конце измерительного валика, к этой втулке присоединена другая измерительная пружина, второй конец которой соединяется с верхним диском.

Принцип действия ротационного вискозиметра основывается на нескольких положениях. Вращательное движение от одного тела (ротора) передается жидкостью к другому телу. Теория ротационного метода вискозиметрии предполагает отсутствие проскальзывания жидкости у поверхностей тел. Следовательно, момент вращения, передаваемый от одной поверхности к другой, является мерой вязкости жидкости.

Суть опыта при определении вязкости состоит в измерении крутящего момента при заданной угловой скорости или по угловой скорости при заданном крутящем моменте. Для этих целей ротационный вискозиметр снабжён динамометрическим устройством.

50. Схема ротационного вискозиметра.

В проточном корпусе 1 вискозиметра ротационного типа с постоянной скоростью вращается конусный диск 2. Чувствительный элемент 3, выполненный в виде вилки, охватывает часть диска и закреплен плоской пружиной 4 на опоре 5. Перемещение чувствительного элемента в вертикальном направлении под действием вязкостных сил изменяется дифференциально-трансформаторным преобразователем 6, собранном на двух Ш-образных сердечниках; последние размещены в герметичном корпусе 7 из немагнитной стали. Ферромагнитные сердечники 8 закреплены на чувствительном элементе и перемещаются вместе с ним. Вискозиметр снабжен датчиком температуры 9, включенным в схему автоматической термокомпенсации.

51. Описание схемы работы ротационного вискозиметра.

Сигнал с дифференциально-трансформаторного преобразователя ДТП после выпрямления компенсируется напряжением, снимаемым с R_P и подаваемым через цепочку термокомпенсации R1 – R_t1 . Напряжение расбаланса поступает на электронный усилитель ЭУ, управляющий реверсивным двигателем РД. Последний перемещает движок КПР R_p и перо регистрирующего устройства РУ до тех пор, пока на входе ЭУ не установится баланс. Резисторы R_н и R_к служат для подгонки начала и конца шкалы. Резисторы R2 и R_t2 компенсируют влияние температуры контролируемой среды на сопротивление питающей обмотки ДТП. Диапазон измерения 2,5 – 22,5 Па·с. Погрешность ±3 %.

52. Газовый анализ. Методы газового анализа.

ГАЗОВЫЙ АНАЛИЗ, качественное обнаружение и количественное определение компонентов газовых смесей. Проводится как с помощью автоматических газоанализаторов, так и по лабораторным методикам. Как правило, методы газового анализа основаны на измерении физических параметров (свойств) среды (электрической проводимости, магнитной восприимчивости, теплопроводности, оптической плотности, коэффициента рассеяния и др.), значения которых зависят от концентраций определяемых компонентов.

По характеру измеряемого физического параметра методы газового анализа можно разделить на механические, акустические, тепловые, магнитные, оптические, ионизационные, масс-спектрометрические, электрохимические, полупроводниковые.

         К механическим методам относят пневматические, среди которых различают аэростатический и аэродинамический. В первом измеряют плотность газовой смеси, во втором - зависящие от плотности и вязкости параметры таких процессов, как дросселирование газовых потоков, взаимодействие струй, вихреобразование и т.д. Акустические методы основаны на измерении поглощения или скорости распространения звуковых и ультразвуковых волн в газовой смеси.

  Тепловые методы основаны на измерении теплопроводности газовой смеси (термокондуктометрич. метод) или теплового эффекта реакции с участием определяемого компонента - (термохимический метод).

В магнитных методах измеряют физические характеристики газа, обусловленные магнитными свойствами определяемого компонента в магнитном поле.

В оптических методах измеряют оптическую плотность (абсорбционные методы), интенсивность излучения (эмиссионные методы), коэффициент преломления (рефрактометрический) и некотоорые др. оптические свойствава.

Ионизационные методы основаны на измерении электрической проводимости ионизованных газовых смесей. Ионизацию осуществляют радиоактивным излучением, электрическим разрядом, пламенем, УФ-излучением, на нагретой каталитически активной поверхности.

Масс-спектрометрические методы, основанные на измерении масс ионизованных компонентов анализируемого газа.

В электрохимических методах измеряют параметры системы, состоящей из жидкого или твердого электролита, электродов и определяемого компонента газовой смеси или продуктов его реакции с электролитом.

В полупроводниковых методах измеряют сопротивление полупроводника (пленки или монокристалла), взаимодействующего с определяемым компонентом газовой смеси.

53. ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ, приборы, измеряющие содержание (концентрацию) одного или нескольких компонентов в газовых смесях. Каждый газоанализатор предназначен для измерения концентрации только определенных компонентов на фоне конкретной газовой смеси в нормированных условиях.

Газоанализаторов классифицируют по принципу действия на пневматические, магнитные, электрохимические, полупроводниковые и др

Термомагнитные газоанализаторы используются для определения наличия кислорода в газах и газовых смесях. Принцип действия прибора основан на использовании явления, обусловленного ярко выраженными магнитными свойствами кислорода по сравнению с такими свойствами других газов.

Рис.4. Термомагнитный газоанализатор: 1 - кольцевая камера; 2-стеклянная трубка; 3-постоянный магнит; 4-источник стабилизированного напряжения; 5-вторичный прибор; Rt и R2 - соответственно рабочий и сравнительные терморезисторы (секции платиновой спирали); R3 и R4 - постоянные резисторы.

54. Датчик прибора имеет постоянно нагреваемый током электрический проводник (проточный чувствительный элемент) - стеклянную полую цилиндрическую ампулу, внутрь которой впаяна платиновая проволока, нагреваемая до температуры 70-75 °С .

Если в контролируемом газе присутствует кислород, то его молекулы в холодном состоянии, являясь парамагнитными, проходя через датчик, первоначально втягиваются и сильное магнитное поле постоянного магнита и ускоряют своё движение в проточном элементе. За время соприкосновения кислорода в датчике с нагретым электрическим проводнике молекулы кислорода нагреваются до критической температуры (парамагнитная точка Кюри, равная 70°С). При этом кислород резко меняет свои магнитные свойство на противоположные (из парамагнитного - втягивающееся -в диамагнитное - вытягивающееся из магнитного поля). В связи с этим явлением кислород свободно выталкивается из магнитного поля датчика, создавая тем самым конвекционный поток газа, т.е. термомагнитную конвекцию. При этом платиновая спираль датчика является нагревательным элементом, способствующим возникновению термомагнитной конвекции, и одновременно чувствительным элементом, включенным в измерительную схему прибора. Большему содержанию кислорода соответствует большая термомагнитная конвекция. Отдавая теплоту, платиновая нить меняет температуру, а соответственно и электрическое сопротивление. Поэтому по величине сопротивления чувствительного элемента можно косвенно определять концентрацию кислорода.

55. В пламенно - ионизационных газоанализаторах анализируемые органические соединения ионизуют в водородном пламени. Эффективность ионизации пропорциональна числу атомов С, поступающих в пламя в единицу времени, но зависит также от наличия в молекуле вещества атомов др. элементов

Горелка служит одним из электродов ионизационной камеры. Второй электрод ("коллекторный") - тонкостенный цилиндр или кольцо. Эти газоанализаторы используют для определения органических веществ в воздухе и технологических газах. При совместном присутствии ряда органических компонентов находят либо их сумму, либо концентрацию компонентов со значительно большей эффективностью ионизации. С помощью пламенно-ионизационных газоанализаторы контролируют изменения суммарного содержания углеводородов в атмосфере и токсичные примеси в воздухе пром. помещений, чистоту выхлопных газов автомобилей, утечки газов из трубопроводов и подземных коммуникаций. Диапазон измеряемых концентраций 10-5-1%. Имеется непосредственная взаимосвязь между эффективностью ионизации органических газов и паров и степенью взрывоопасности их смесей с воздухом. Это позволяет контролировать довзрывные концентрации органических веществ в пром. помещениях, шахтах, туннелях.

Пламенно - ионизационный газоанализатор: 1-ионизац. камера; 2-горелка; 3-коллекторный электрод; 4-источник напряжения; 5-усилитель; 6-вторичный прибор

56. Действие пламенно-ионизационных газоанализаторов основано на ионизации молекул органических веществ в пламени водорода и последующем измерении силы ионизационного тока. В ионизационную камеру между двумя электродами подается водород, который поджигается специальной спиралью. Электрическая проводимость водородного пламени при отсутствии в нем органических веществ низкая.

Появление в анализируемом воздухе органических веществ и ионизация их в водородном пламени приводят к резкому увеличению электрической проводимости пламени и увеличению силы ионизационного тока. Сила ионизационного тока пропорциональна количеству органических веществ, поступающих в камеру в единицу времени.

Измерение силы ионизационного тока камеры осуществляется по падению напряжения на измерительном сопротивлении.

57. Термохимические газоанализаторы

ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ, приборы, измеряющие содержание (концентрацию) одного или нескольких компонентов в газовых смесях.

Термохимические газоанализаторы. В этих приборах измеряют тепловой эффект химической реакции, в которой участвует определяемый компонент. В большинстве случаев используется окисление компонента кислородом воздуха; катализаторы - марганцевомедный (гопкалит) или мелкодисперсная Pt, нанесенная на поверхность пористого носителя. Изменение титры при окислении измеряют с помощью металлического или полупроводникового терморезистора. В ряде случаев поверхность платинового терморезистора используют как катализатор. Величина связана с числом молей М окислившегося компонента и тепловым эффектом соотношением:, где kо коэффициент, учитывающий потери тепла, зависящие от конструкции прибора.

Схема включает измерительный мост с постоянными резисторами (R1 и R4) и двумя терморезисторами, один из которых (R2) находится в атмосфере сравнительного газа, а второй (R3) омывается потоком анализируемого газа. Напряжение Uвых в диагонали моста пропорционально концентрации определяемого компонента. Для устойчивой работы газоанализаторы исключают влияние титры среды (термостатированием или термокомпенсацией), стабилизируют напряжение, поддерживают постоянным расход газа, очищают его от примесей, отравляющих катализатор (С12, НС1, H2S, SO2 и др.).

Рис.. Термохимический газоанализатор: 1 - источник стабилизированного напряжения; 2-вторичный прибор; R1 и R4 - постоянные резисторы; R2 и R3-соотв, сравнительный и рабочий терморезисторы.

Большинство термохимических газоанализаторов используют в качестве газосигнализаторов горючих газов и паров (Н2, углеводороды и др.) в воздухе при содержании 20% от их нижних КПВ, а также при электролизе воды для определения примесей водорода в кислороде (диапазон измерения 0,02-2%) и кислорода в водороде (0,01-1%).

58. Принципиальная схема газоанализатора. Принцип работы.

ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ, приборы, измеряющие содержание (концентрацию) одного или нескольких компонентов в газовых смесях. Каждый газоанализатор предназначен для измерения концентрации только определенных компонентов на фоне конкретной газовой смеси в нормированных условиях. Наряду с использованием отдельных газоанализаторов создаются системы газового контроля, объединяющие десятки таких приборов. В большинстве случаев работа газоанализаторов невозможна без ряда вспомогательных устройств, обеспечивающих создание необходимых титры и давления, очистку газовой смеси от пыли и смол, а в ряде случаев и от некоторых мешающих измерениям компонентов и агрессивных веществ.

Схема газоанализатора необходима при установке оборудования. Каждый газоанализатор имеет свою схему, которая зависит от принципа действия конкретного устройства. С данной точки зрения, газоанализаторы бывают пневматические, электрохимические, магнитные, полупроводниковые и др. Схема газоанализатора включает в себя общие обозначения: R0 и – потенциометры; R1 и R3 – терморезисторы для работы; R2 и R4 – терморезисторы для сравнения; источник напряжения, которое стабилизировали; прибор вторичный.

Термохимические газоанализаторы служат для определения теплового эффекта химической реакции, в которой принимает участие конкретный элемент. Схема газоанализатора термохимического:

1 – источник напряжения (стабилизированного);

2 – вторичный прибор;

R2 и R3 – терморезисторы для работы и для сравнения;

R1 и R4 - постоянные резисторы.

Схема газоанализатора любого типа может быть аналогична представленной, различия заключаются в деталях, важных при установке. На этом же основывается принцип работы датчика газа.

ПРОБООТБОРНИК газоанализатора помещается в газоход, чтобы ТЕРМОПАРА пробоотборника находилась в ядре газового потока. КОМПРЕССОР откачивает из газохода пробу отходящих газов через НЕОПРЕНОВЫЙ ШЛАНГ через БЛОК ПОДГОТОВКИ ПРОБЫ. В ВОДООТДЕЛИТЕЛЕ из пробы удаляется влага, содержащаяся в отходящих газах и в ФИЛЬТРЕ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ, задерживаются твердые частицы копоти, сажи и несгоревших фракций. Очищенная и обезвоженная проба поступает в БЛОК ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ состоят из химического реагента и чувствительной мембраны, в результате прохождения через которые соответствующего газа происходит химическая реакция, вызывающая возникновение электрического сигнала пропорционального концентрации газа. Полученный электрический сигнал поступает в АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, где аналоговый сигнал преобразовывается в цифровой вид.

Одновременно с отбором газовой пробы, ТЕРМОПАРА, расположенная на конце пробоотборника измеряет температуру газового потока. ВСТРОЕННАЯ ТЕРМОПАРА измеряет значение температуры окружающего воздуха или температуру воздуха, подаваемого в топочную камеру.

59 – 60. Термокондуктометрические газоанализаторы

Термокондуктометрические газоанализаторы. Их действие основано на зависимости теплопроводности газовой смеси от ее состава. Для большинства практически важных случаев справедливо уравнение:

Где теплопроводность смеси, - теплопроводность i - того компонента, Ci - eгo концентрация, n-число компонентов.

Термокондуктометрические газоанализаторы не обладают высокой избирательностью и используются, если контролируемый компонент по теплопроводности существенно отличается от остальных, например для определения концентраций Н2, Не, Аг, СО2 в газовых смесях, содержащих N2, О2 и др. Диапазон измерения - от единиц до десятков процентов по объему.

Изменение состава газовой смеси приводит к изменению ее теплопроводности и, как следствие, титры и электрическое сопротивления нагреваемого током металлического или полупроводникового терморезистора, размещенного в камере, через которую пропускается смесь. При этом:

где a-конструктивный параметр камеры, R1 и R2 - сопротивление терморезистора в случае пропускания через него тока I при теплопроводности газовой среды соответствует и, температурный коэффициент электрического сопротивления терморезистора.

Рис.1. Термокондуктометрический газоанализатор: 1 - источник стабилизированного напряжения; 2-вторичный прибор; R1 и R3 - рабочие терморезисторы; R2 и R4 - сравнительные терморезисторы; R0 и потенциометры; вход и выход анализируемой газовой смеси показаны стрелками.

На рис. приведена схема, применяемая во многихТермокондуктометрических газоанализаторах. Чувствительные элементы R1 и R3 (рабочие терморезисторы) омываются анализируемой смесью; сравнительные терморезисторы R2 и R4 помещены в герметичные ячейки, заполненные сравнительным газом точно известного состава. Потенциометры R0 и предназначены для установки нулевых показаний и регулировки диапазона измерения. Мера концентрации определяемого компонента - электрический ток, проходящий через, который измеряется вторичным (т.е. показывающим или регистрирующим) прибором. Термокондуктометрические газоанализаторы широко применяют для контроля процессов в производстве H2SO4, NH3, HNO3, в металлургии и др.

61) полное внутреннее отражение. Методика.

М етод полного внутреннего отражения – один из методов определения показателя преломления. Основан на использовании явления полного внутреннего отражения, которое заключается в следующем:

При переходе светового луча из среды с показателем преломления n1 в среду с показателем преломления n2 соблюдается следующая зависимость:

Где β1 – угол падения луча на границу раздела сред; β2 – угол преломления этого луча.

Рис. 1 Схема, поясняющая явление

полного внутреннего отражения

При определенном угле падения луча света из среды с большим показателем преломления в среду с меньшим показателем преломления , отраженный луч идет по поверхности раздела двух сред 3-3^’ или возвращается в первоначальную среду (3-А₁), т.е. претерпевает полное внутреннее отражение.

62) блок-схема автоматического рефрактометра.

П рибор работает следующим образом.

Свет от лампочки Л через светофильтр Сф и линзу К (конденсор) попадает на сферическую поверхность измерительной призмы ИМ, плоская грань которой омывается контролируемым раствором.

Рис 1. Блок-схема автоматического рефрактометра,

в котором используется принцип полного

внутреннего отражения

Л – лампа, Сф – светофильтр; Ф1,Ф2 – фотоэлементы;

ЭУ – усилитель; К – конденсор; ИП – измерительная

призма; РД – реверсивный двигатель; Р – редуктор;

ПС – показывающая стрелка.

Световой поток, отраженный от плоской поверхности измерительной призмы, проходит через ее сферическую выходную поверхность, выполняющую роль объектива. Показатель преломления материала призмы больше показателя преломления контролируемой жидкости, поэтому изменением угла падения выходного светового луча всегда можно обеспечить полное внутреннее отражение луча в измерительной призме. Отраженный свет делится на 2 зоны – световую и затемненную, и воздействует на 2 фотоэлемента Ф1 и Ф2, один из которых (Ф2) закреплен неподвижно, а второй может перемещаться с помощью реверсивного двигателя РД и редуктора Р. Равновесие измерительной системы соответствует положению, когда граница светотени проходит через Ф1.

Измерение концентрации раствора смещает границу светотени, и фотоэлемент Ф1 оказывается целиком в светлой или темной зоне, отчего его фототок будет либо больше, либо меньше, а РД, вращаясь в ту или иную сторону, будет смещать Ф1 опять на границу светотени. Через Р с осью РД связана также стрелка ПС вторичного прибора.

Достоинством рефрактометров этого типа является возможность измерения концентрации непрозрачных сред.

63) опишите явление полного внутреннего отражения

Явление полного внутреннего отражения заключается в следующем:

При переходе светового луча из среды с показателем преломления n1 в среду с показателем преломления n2 соблюдается следующая зависимость:

Где β1 – угол падения луча на границу раздела сред; β2 – угол преломления этого луча.

Рис. 1 Схема, поясняющая явление

полного внутреннего отражения

При определенном угле падения луча света из среды с большим показателем преломления в среду с меньшим показателем преломления , отраженный луч идет по поверхности раздела двух сред 3-3^’ или возвращается в первоначальную среду (3-А₁), т.е. претерпевает полное внутреннее отражение.

64) описание и принцип работы прибора автоматического рефрактометра, основанного на полном внутреннем отражении.

П рибор работает следующим образом.

Свет от лампочки Л через светофильтр Сф и линзу К (конденсор) попадает на сферическую поверхность измерительной призмы ИМ, плоская грань которой омывается контролируемым раствором.

Рис 1. Блок-схема автоматического рефрактометра,

в котором используется принцип полного

внутреннего отражения

Л – лампа, Сф – светофильтр; Ф1,Ф2 – фотоэлементы;

ЭУ – усилитель; К – конденсор; ИП – измерительная

призма; РД – реверсивный двигатель; Р – редуктор;

ПС – показывающая стрелка.

Световой поток, отраженный от плоской поверхности измерительной призмы, проходит через ее сферическую выходную поверхность, выполняющую роль объектива. Показатель преломления материала призмы больше показателя преломления контролируемой жидкости, поэтому изменением угла падения выходного светового луча всегда можно обеспечить полное внутреннее отражение луча в измерительной призме. Отраженный свет делится на 2 зоны – световую и затемненную, и воздействует на 2 фотоэлемента Ф1 и Ф2, один из которых (Ф2) закреплен неподвижно, а второй может перемещаться с помощью реверсивного двигателя РД и редуктора Р. Равновесие измерительной системы соответствует положению, когда граница светотени проходит через Ф1.

Измерение концентрации раствора смещает границу светотени, и фотоэлемент Ф1 оказывается целиком в светлой или темной зоне, отчего его фототок будет либо больше, либо меньше, а РД, вращаясь в ту или иную сторону, будет смещать Ф1 опять на границу светотени. Через Р с осью РД связана также стрелка ПС вторичного прибора.

Достоинством рефрактометров этого типа является возможность измерения концентрации непрозрачных сред.

65

Рефрактометрический метод определения концентрации растворенных веществ широко используется в различных отраслях науки и техники. Он отличается относительной простотой, требует мало времени и поэтому очень удобен при проведении исследований, связанных с большим количеством экспериментов по определению концентраций растворенных веществ, направленных на изучение различных кинетических закономерностей, где в первую очередь важен характер изменения концентрации во времени, а не ее абсолютные значения.

РЕФРАКТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ

КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ РАСТВОРОВ

НА призму рефрактометра наносят 2 – 3 капли воды и по шкале находят показатель преломления. Осторожно вытирают призму досуха наносят несколько капель испытуемого раствора и вновь устанавливают показатель преломления.

Концентрацию раствора в процентах (С) вычисляют по формуле:

где n - показатель преломления раствора;

n0 - показатель преломления растворителя;

F - фактор, равный величине прироста показателя преломления при

увеличении концентрации на 1%.

Экспериментально было подтверждено, что фактор зависит от природы и концентрации растворенного вещества.

66

Колориметрический метод получил самое широкое распространение -среди биохимических методов количественного определения веществ в биологических объектах.

Принцип метода. В основе этого метода лежит закон Бугера –Ламберта – Бера (1852), согласно которому существует прямо пропорциональная зависимость между концентрацией вещества в окрашенном растворе и степенью поглощения лучей света данным раствором. Интенсивность поглощения света зависит не только от количества и природы растворенного вещества, но и от толщины слоя раствора, длины волны падающего света, температуры раствора.

Степень поглощения света окрашенным раствором выражается оптической плотностью (экстинкцией), под которой понимают логарифм отношения интенсивности света, падающего на раствор, к интенсивности света, прошедшего через раствор. Величина оптической плотности обозначается буквой Е или D. Чем больше оптическая плотность, тем меньше света пропускает раствор. Для определения оптической плотности или светопропускания используют фотоэлектроколориметры.

67. Кондуктометрический метод измерений концентраций. Этот метод основан на зависимости электропроводимости веществ от их состава и концентрации отдельных компонентов. Метод широко применяется для измерения концентрации солей, оснований и кислот в жидких растворах и расплавах, для измерения солености воды для измерения концентрации газов по изменению электропроводимости раствора при поглощении им пробы анализируемого газа, а также для измерения влажности в твердых, газообразных и жидких средах.

Приборы, основанные на этом методе, называются кондуктометрическими концентратомерами, соленомерами, кондуктометрическими газоанализаторами и кондуктометрическими влагомерами.

В зависимости от используемых типов электрохимических резистивных преобразователей кондуктометрические приборы разделяются на контактные и неконтактные (емкостные и индуктивные). Последние, в свою очередь, делятся на низкочастотные и высокочастотные. Емкостные высокочастотные кондуктомеры целесообразно использовать для измерения слабых концентраций электролитов, а индуктивные — для сильных. Высокочастотные кондуктомеры можно также применять для измерения концентраций твердых частиц в жидкости, особенно в непрозрачных и густоокрашенных жидких средах, которые нельзя исследовать с помощью оптических методов.

68

Закон Кольрауша (или закон аддитивности электропроводности при бесконечном разбавлении электролитов) гласит, что в бесконечно разба

вленном растворе перенос электричества осуществляется всеми ионами независимо друг от друга; при этом общая молярная электропроводность раствора равна сумме молярных электропроводностей отдельных ионов. Закон был экспериментально установлен в 1879 году В. Кольраушем, позже получил объяснение исходя из теории электролитической диссоциации. При увеличении концентрации растворов увеличивается взаимодействие между ионами и закон Кольрауша не выполняется.

Методы измерения концентрации:

1. Рефрактометрический

2. Колориметрический

3. Кондуктометрический