Химическая энциклопедия
"ЖИДКОСТЕЙ АНАЛИЗАТОРЫ"

ЖИДКОСТЕЙ АНАЛИЗАТОРЫ , приборы, измеряющие содержание (концентрацию) одного или неск. компонентов в жидких средах; Ж. а. часто называют также приборы для определения св-в жидкостей (вискозиметры, плотномеры и др.). Различают Ж. а. лабораторные и промышленные (для контроля хим.-технол. процессов), стационарные, передвижные и переносные, непрерывного и циклич. действия и т. д. Метрологич. надежность Ж. а. обеспечивается комплексом проверок при их изготовлении и эксплуатации, базирующемся на использовании образцовых ср-в - исходных в-в 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 Ж. а. 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. Ж. а., 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, к-рые м. б. изготовлены как в лаб., так и в пром. исполнении.
Оптические Ж. а. 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 Ж. а. используют излучение одной длины волны, полученное с помощью монохроматоров (призмы, дифракц. решетки); в недисперсионных приборах используют излучение, спектр к-рого состоит из набора длин волн. Различают Ж. а., 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 Ж. а. 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, напр., 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 Ж. а. 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 в-в, 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 Ж. а. элементный состав жидкостей устанавливают по атомным спектрам испускания. Число определяемых элементов превышает 40, предел обнаружения 10^-4-10^-6% (см. также Спектральный анализ ). Люминесцентные Ж. а. служат для измерения интенсивности свечения (спектральных линий) жидкости, обусловленного воздействием света (фотолюминесценция) и хим. р-ций (хемилюминесценция). С помощью этих приборов определяют разл. элементы в р-рах, напр. РЗЭ (предел обнаружения 10^-3-10^-7 М), а также содержание в воде, напр., 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 Ж. а. 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 к-рых 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 Ж. а. 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 Ж. а. основано на измерении угла вращения плоскости поляризации монохроматич. света, прошедшего через р-ры оптически активных в-в. Области применения: сахариметрия (напр., определение глюкозы), анализ масел (напр., эфирных), к-т (напр., винной), водных р-ров спиртов (напр., борнеола); предел обнаружения 2.10^-4% (см. также Хироптические методы ). Работа магнитооптических Ж. а. основана на изменении оптич. св-в 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. т-ре), возникновение двойного лучепреломления (эффект Коттона - Мутона) и др. Распространенная область применения - определение концентраций бензола и его гомологов в технол. жидкостях.
Электрохимические Ж. а. объединяют группу приборов, в к-рых 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 Ж. а. основано на измерении электрич. проводимости электролитов. Области применения: определение концентраций к-т, солей и оснований, минер. в-в, растворенных, напр., 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 к-рых регистрируют зависимость диэлектрич. проницаемости от состава жидкости; эффективная область использования -анализ воды и орг. в-в (см. также Диэлькометрия ). Действие потенциометрических Ж. а. основано на определении зависимости между равновесным электродным потенциалом (эдс системы) и термодинамич. активностью определяемого иона. Области применения: измерение рН р-ров, анализ нефти, сточных вод (определение содержания Сl₂ и др.), аминокислот в белках (напр., L-глутаминовой к-ты с пределом обнаружения 5.10^-4 М) и т. д. (см. также Потенциометрия ). Вольтамперометрические Ж. а. предназначены для определения зависимости силы тока от напряжения поляризации при электролизе р-ров или расплавов. Область применения - определение в широком диапазоне концентраций разл. в-в, напр., фенолосодержащих стабилизаторов в полимерах (предел обнаружения 5.10^-7 М). Разновидность вольтамперометрических Ж. а. - полярографические, используемые, напр., для количеств. определения микроэлементов, NaClO и Н₂О₂ в отбеливающих р-рах, при исследовании белков, аминокислот, нуклеиновых к-т, ферментов и т. д.; предел обнаружения 10^-8-10^-9 М (см. также Вольтамперометрия ). В кулонометрических Ж. а. 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 Ж. а. Действие их основано на зависимости состава жидкости от изменения ее тепловых св-в или протекающих в ней тепловых явлений. С помощью термохимических (калориметрических) Ж. а. измеряют тепловой эффект хим. р-ции, одним из реагентов к-рой является определяемый компонент; эти приборы применяют, напр., для количеств. анализа к-т (НСl, HF, HNO₃, H₂SO₄) и оснований (NaOH, КОН). В основе работы термогравиметрических Ж. а. - изменение массы пробы жидкости при нагр. ее с постоянной скоростью, термокондуктометрических - определение теплопроводности жидкости, дистилляционных - измерение ее т-ры или степени перегонки; используют для определения мол. массы орг. в-в, при исследованиях иммунохим. р-ций, измерения осмотич. давления р-ров и др. Диапазоны измерений 0-100% (см. также, напр., Калориметрия , Термогравиметрия ).
Хроматографические Ж. а. 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 к-т, нефти; определение содержания металлов в жидких средах, бензола и толуола в сточных водах и т. д. (см. также, напр., Жидкостная хроматография , Тонкослойная хроматография , Эксклюзионная хроматография ).
Магнитные Ж. а. Действие их основано на измерении электромагн. энергии при ее резонансном поглощении атомами и молекулами анализируемой жидкости, обладающей магн. св-вами (напр., магн. проницаемостью). Наиб. распространены магнитно-резонансные Ж. а. -ЭПР- и ЯМР-приборы. Область их применения ограничена анализом спиртов, к-т и своб. радикалов с пределом обнаружения 10^-8 моль (см. также Электронный парамагнитный резонанс , Ядерный магнитный резонанс ).
Радиоизотопные Ж. а. 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, напр., Мёссбауэровская [Мессбауэровская] спектроскопия , Рентгенорадиометрический анализ ).
Macс-спектрометрические Ж. а. 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.