главная > справочник > химическая энциклопедия:

ЖИДКОСТЕЙ АНАЛИЗАТОРЫ

ЖИДКОСТЕЙ АНАЛИЗАТОРЫ, приборы, измеряющие содержание (концентрацию) одного или неск. компонентов в жидких средах; жидкостей анализаторы часто называют также приборы для определения свойств жидкостей (вискозиметры, плотномеры и др.). Различают жидкостей анализаторы лабораторные и промышленные (для контроля хим.-технол. процессов), стационарные, передвижные и переносные, непрерывного и циклич. действия и т. д. Метрологич. надежность жидкостей анализаторы обеспечивается комплексом проверок при их изготовлении и эксплуатации, базирующемся на использовании образцовых ср-в - исходных веществ и ср-в их аттестации, стандартных образцов и ср-в их приготовления, а также градуировочно-поверочных смесей высшей точности и образцовых приборов с повыш. точностными характеристиками (см. также Метрология химического анализа). Лабораторные жидкостей анализаторы отличаются от промышленных универсальностью, т. е. возможностью решения большого числа аналит. задач. В каждом конкретном случае определение состава жидкостей лаб. приборами осуществляется с использованием соответствующих методик анализа и индивидуальных градуировок. При исследовании сложных смесей на основе комбинир. методов анализа часто используют сочетания разных приборов, различающихся принципом действия (напр., хромато-масс-спектрометры). Совр. жидкостей анализаторы, как правило, автоматизированы, имеют микрокомпьютерные управление и обработку результатов измерений, снабжены разл. сервисными устройствами (напр., для предварит. подготовки пробы), расширяющими область применения и эксплуатац. возможности приборов. Ниже рассмотрены наиб. распространенные в химии и смежных областях приборы, которые м. б. изготовлены как в лаб., так и в пром. исполнении.

Оптические жидкостей анализаторы Действие их основано на взаимосвязи параметров (интенсивность, диапазон длин волн) электромагн. излучения с составом исследуемой жидкости. При прохождении излучения через жидкость его интенсивность ослабляется из-за поглощения (абсорбции), отражения и рассеяния. В дисперсионных жидкостей анализаторы используют излучение одной длины волны, полученное с помощью монохроматоров (призмы, дифракц. решетки); в недисперсионных приборах используют излучение, спектр которого состоит из набора длин волн. Различают жидкостей анализаторы, работающие в след. областях спектра электромагн. излучения: УФ (l < 0,5 мкм), видимой (l = 0,4-0,72 мкм), ближней и средней ИК (l = 0,72-20 мкм), длинноволновой (l > 20 мкм). Абсорбционные жидкостей анализаторы предназначены для определения изменения интенсивности излучения, прошедшего через анализируемую жидкость и поглощенного ею. Конструктивно распространены одно- и двулучевые приборы. В последних сравниваются интенсивности световых потоков, прошедших через исследуемую и эталонную жидкости. С помощью этих приборов определяют содержание, например, в воде полициклич. ароматич. углеводородов (предел обнаружения в УФ области спектра 10^-3-10^-4%), растворенного сахара (0-0,005% в видимой области), воды в метаноле (диапазон 0-0,5% в ИК области). В атомно-абсорбционных жидкостей анализаторы измеряют изменение оптич. плотности атомного пара при поглощении атомами определяемого элемента светового излучения в диапазоне 0,3-0,8 мкм. Область применения: элементный анализ разных веществ, биол. жидкостей, электролитов. прир. и сточных вод и т. д. Число определяемых элементов достигает почти 70, предел обнаружения 10^-4-10^-8% (см. также Атомно-абсорбционный анализ). В атомно-эмиссионных жидкостей анализаторы элементный состав жидкостей устанавливают по атомным спектрам испускания. Число определяемых элементов превышает 40, предел обнаружения 10^-4-10^-6% (см. также Спектральный анализ). Люминесцентные жидкостей анализаторы служат для измерения интенсивности свечения (спектральных линий) жидкости, обусловленного воздействием света (фотолюминесценция) и хим. реакций (хемилюминесценция). С помощью этих приборов определяют разл. элементы в растворах, например РЗЭ (предел обнаружения 10^-3-10^-7 М), а также содержание в воде, например, О₃ (1 мг/л), полициклич. ароматич. углеводородов (10^-8-10^-9%), хлорсодержащих ароматич. соед. и пестицидов (10^-5-10^-6%) и др. (см. также Люминесцентный анализ). Действие флуоресцентных жидкостей анализаторы основано на измерении интенсивности и времени жизни флуоресценции жидкости или ее компонентов; рабочий диапазон длин волн обычно 0,2-1,2 мкм. Разновидность этих приборов - атомно-флуоресцентные, в которых мерой концентрации служит интенсивность флуоресцентного излучения атомов определяемого элемента, предварительно возбужденных светом (напр., в видимой области спектра). Преимуществ. область применения - элементный анализ смазочных масел. контроль качества пищ. продуктов; биохим., микробиол., цитологич., иммунохим. и геохим. исследования. Число определяемых элементов - св. 60, предел обнаружения 10^-8-10^-9% (см. также Атомно-флуоресцентный анализ). В рефрактометрических жидкостей анализаторы измеряют показатель преломления (коэф. рефракции) жидкости в видимой области спектра. Области применения: анализ многокомпонентных смесей (напр., определение концентрации соли в морской воде; предел обнаружения до 5.10^-5 мг/мл); контроль качества пром. продукции (напр., измерение жирности молока и сливочного масла в пищ. произ-вах) и др. Действие поляризационных жидкостей анализаторы основано на измерении угла вращения плоскости поляризации монохроматич. света, прошедшего через растворы оптически активных веществ. Области применения: сахариметрия (напр., определение глюкозы), анализ масел (напр., эфирных), кислот (напр., винной), водных растворов спиртов (напр., борнеола); предел обнаружения 2.10^-4% (см. также Хироптические методы). Работа магнитооптических жидкостей анализаторы основана на изменении оптич. свойств жидкости под действием магн. поля, т. е. на использовании т. наз. магнитооптич. эффектов. К ним относятся вращение плоскости поляризации света (эффект Фарадея), термомагнитооптический (эффект Фарадея при повыш. температуре), возникновение двойного лучепреломления (эффект Коттона - Мутона) и др. Распространенная область применения - определение концентраций бензола и его гомологов в технол. жидкостях.

Электрохимические жидкостей анализаторы объединяют группу приборов, в которых значения выходных сигналов (эдс, сила тока и др.), пропорциональных концентрациям контролируемых компонентов, определяются электрохим. явлениями. Последние происходят в электродных системах, погруженных в жидкости. Каждая система включает два и более электродов. электролит и внеш. элeктрич. цепь. Действие кондуктометрических жидкостей анализаторы основано на измерении электрич. проводимости электролитов. Области применения: определение концентраций кислот, солей и оснований, минер. веществ, растворенных, например, в сахарном соке; контроль состава воды для питания энергетич. установок и т. д.; предел обнаружения 10^-4 М (см. также Кондуктометрия). К этим приборам близки диэлькометрические, с помощью которых регистрируют зависимость диэлектрич. проницаемости от состава жидкости; эффективная область использования -анализ воды и орг. веществ (см. также Диэлькометрия). Действие потенциометрических жидкостей анализаторы основано на определении зависимости между равновесным электродным потенциалом (эдс системы) и термодинамич. активностью определяемого иона. Области применения: измерение рН растворов, анализ нефти, сточных вод (определение содержания Сl₂ и др.), аминокислот в белках (напр., L-глутаминовой кислоты с пределом обнаружения 5.10^-4 М) и т. д. (см. также Потенциометрия). Вольтамперометрические жидкостей анализаторы предназначены для определения зависимости силы тока от напряжения поляризации при электролизе растворов или расплавов. Область применения - определение в широком диапазоне концентраций разл. веществ, например, фенолосодержащих стабилизаторов в полимерах (предел обнаружения 5.10^-7 М). Разновидность вольтамперометрических жидкостей анализаторы - полярографические, используемые, например, для количеств. определения микроэлементов, NaClO и Н₂О₂ в отбеливающих растворах, при исследовании белков, аминокислот, нуклеиновых кислот, ферментов и т. д.; предел обнаружения 10^-8-10^-9 М (см. также Вольтамперометрия). В кулонометрических жидкостей анализаторы измеряют кол-во электричества, израсходованного при электролизе. Область применения ограничена в осн. микроэлементным анализом, а также анализом углеводородов и др.; предел обнаружения 10^-8-10^-9 М (см. также Кулонометрия).

Тепловые жидкостей анализаторы Действие их основано на зависимости состава жидкости от изменения ее тепловых свойств или протекающих в ней тепловых явлений. С помощью термохимических (калориметрических) жидкостей анализаторы измеряют тепловой эффект хим. реакции, одним из реагентов которой является определяемый компонент; эти приборы применяют, например, для количеств. анализа кислот (НСl, HF, HNO₃, H₂SO₄) и оснований (NaOH, КОН). В основе работы термогравиметрических жидкостей анализаторы - изменение массы пробы жидкости при нагр. ее с постоянной скоростью, термокондуктометрических - определение теплопроводности жидкости, дистилляционных - измерение ее температуры или степени перегонки; используют для определения мол. массы орг. веществ, при исследованиях иммунохим. реакций, измерения осмотич. давления растворов и др. Диапазоны измерений 0-100% (см. также, например, Калориметрия, Термогравиметрия).

Хроматографические жидкостей анализаторы Действие их основано на разл. сорбционной способности компонентов, входящих в состав анализируемой жидкости. Последняя фракционируется в этих приборах, и затем разделенные компоненты детектируются посредством оптич., электро- и термохим. и др. методов. Области применения: анализ белков, антибиотиков, витаминов, углеводородов, спиртов, нуклеиновых кислот, нефти; определение содержания металлов в жидких средах, бензола и толуола в сточных водах и т. д. (см. также, например, Жидкостная хроматография, Тонкослойная хроматография, Эксклюзионная хроматография).

Магнитные жидкостей анализаторы Действие их основано на измерении электромагн. энергии при ее резонансном поглощении атомами и молекулами анализируемой жидкости, обладающей магн. свойствами (напр., магн. проницаемостью). Наиб. распространены магнитно-резонансные жидкостей анализаторы -ЭПР- и ЯМР-приборы. Область их применения ограничена анализом спиртов, кислот и своб. радикалов с пределом обнаружения 10^-8 моль (см. также Электронный парамагнитный резонанс, Ядерный магнитный резонанс).

Радиоизотопные жидкостей анализаторы Действие их основано преим. на измерении интенсивности поглощения или испускания (ф-ция состава) ионизирующего излучения радиоактивным изотопом компонента анализируемой жидкости. Области применения: биохимия, медицина и др. Пределы обнаружения от 0,1-1 до 10^-15% (см. также, например, Мёссбауэровская спектроскопия, Рентгенорадиометрический анализ).

Macс-спектрометрические жидкостей анализаторы Действие их основано на разделении ионов по их массам в магн. или электрич. полях; предназначены для качеств. либо количеств. анализа состава жидких сред. Области применения: анализ галоген-и серосодержащих соед., углеводородов, спиртов, альдегидов, кетонов, эфиров и др.; предел обнаружения 10^-4% (см. также Масс-спектрометрия). Лит.: Андреев В. С., Попечителев Е. П., Лабораторные приборы для исследования жидких сред. Л., 1981; Оптические и титрометрические анализаторы жидких сред, под ред. М. А. Карабегова, М., 1983. А. И. Шapнonoльский.