Turbidimetria e nefelometria

La valutazione della luce diffusa da parte di un sistema eterogeneo quale una soluzione colloidale o una sospensione trova applicazioni nell’analisi chimica. Si possono presentare due casi limite:

  1. La luce è assorbita in maniera notevole per cui l’intensità del raggio emergente è particolarmente attenuata
  2. La luce è notevolmente diffusa dalle particelle in sospensione anche grazie ad una serie di fenomeni di riflessione e di rifrazione da parte delle particelle sospese (effetto Tyndall) originando la cosiddetta luce di opalescenza

In realtà i due fenomeni coesistono sempre, ma la loro intensità risulta sempre alquanto diversa. Quando l’assorbimento prevale sulla diffusione si preferisce valutare l’entità dell’assorbimento prodotto dalla fase dispersa: si dice in tal senso che si effettua una misura turbidimetrica. Nella turbidimetria si misura l’intensità della luce trasmessa da una sospensione: possono essere usati i normali foto colorimetrici o spettrofotometri UV-VIS per la misura della trasmittanza percentuale o dell’assorbanza.

Non c’è pertanto bisogno di apparecchiature particolari per questa tecnica analitica. Uno schema semplificato di un turbidimetro è riportato in figura:

turbidimetria e nefelometria

Esso è costituito da:

  1. Sorgente continua
  2. Monocromatore a filtri o a reticolo
  3. Cella porta campione
  4. Rivelatore  ( fototubo)

Quando invece il fenomeno di diffusione è molto più intenso rispetto al precedente, nel caso di una fase dispersa estremamente fine, allora si procede alla valutazione della luce diffusa dalla sospensione a 90° rispetto a quella della radiazione incidente effettuando una misura nefelometrica.  E’ necessario quindi che il sistema di rivelazione sia posizionato a 90° rispetto al raggio entrante nella cella porta campione. L’apparecchiatura deve essere specifica e uno schema semplificato del nefelometro  è riportato in figura:

nephelometer

Esso è costituito da:

  1. Sorgente continua
  2. Monocromatore a filtri o a reticolo
  3. Cella porta campione
  4. Rivelatore  ( fototubo)

La turbidimetria e la nefelometria sono quindi due metodi ottici molto affini.

Turbidimetria. La misura turbidimetrica è una misura di assorbimento condotta nell’ambito della legge di Lambert-Beer poiché esiste ancora, nell’ambito di un certo intervallo di concentrazione della sospensione, una relazione sufficientemente lineare tra il logaritmo della percentuale di assorbimento e la concentrazione della sostanza sospesa.

Per la precisione della determinazione occorre che la sospensione sia dotata di notevole stabilità e non tenda nel tempo a formare un precipitato. A tale scopo si aggiungono opportuni stabilizzanti detti colloidi protettori. Questi ultimi possono essere costituiti da soluzioni acquose di elettroliti forti quali NaCl e HCl, addizionate a solventi organici quali etanolo e glicerina. Si possono aggiungere anche polimeri del tipo polivinilpirrolidone  che, aumentando la viscosità del mezzo, rallentano i processi di aggregazione e di precipitazione delle particelle. Per la costruzione della rette di taratura si riportano sugli assi rispettivamente la turbidanza in funzione delle concentrazioni dell’analita ( soluzioni standard). La precisione analitica, tuttavia non è notevole ( tra il 5 e il 10%); poiché il metodo è applicabile a soluzioni molto diluite ha trovato applicazione nella determinazione di tracce di ioni solfato, cloruro e fosfato oltre che di ioni argento, rame(II), cadmio (II), nichel (II).

Nefelometria. L’analisi nefelometrica è particolarmente idonea alla determinazione delle fasi disperse estremamente fini e che diano luogo ad un effetto Tyndall apprezzabile. La concentrazione delle soluzioni deve essere inferiore a 10-4.

Quando un raggio incidente attraversa una sospensione colloidale molto  diluita produce un effetto Tyndall perfettamente misurabile e l’intensità della luce Tyndall risulta, entro certi limiti, proporzionale alla concentrazione della fase dispersa. Tale relazione è valida fino a che le particelle disperse non interferiscono a loro volta con la luce riflessa, assorbendola. Questa è la motivazione principale per la quale la nefelometria è applicabile a soluzioni diluite.  Come per la turbidimetria sono richieste le stesse condizioni  di stabilità della sospensione già discusse per la turbidimetria. 

Le misure nefelometriche sono molto sensibili e la loro precisione è condizionata da molti fattori quali il pH del mezzo, la presenza di sostanze interferenti o che si possono adsorbire sulle particelle colloidali della sospensione. Per la costruzione della retta di taratura si riportano i valori delle intensità di luce diffusa a 90° rispetto alla direzione della radiazione entrante, in funzione della concentrazione dell’analita ( soluzioni standard). Un’ interessante applicazione riguarda la determinazione di tracce di solfati e cloruri.

Avatar

Author: Chimicamo

Share This Post On