Файл: 684.pdf

21

Свет проходит без изменения направления и

интенсивности, что наблюдается ДЛЯ оптически однородной

среды. Под оптической однородностью понимают

одинаковые значения коэффициента преломления в

разных точах среды. (n=const).

2) Поглощение света 1'1 > 10' Если есть хромофорные

группы, наблюдается избирательное поглощение

некоторых длин волн и появляется окраска (а « Л ).

3) В грубодисперсных системах а »).. существует граница

между двумя средами и наблюдается явление отражения и

преломления света.

4) Рассеяние света. а:::::: 0.1..1

СущесТ9ует Д99 вида рассея"lИЯ

а) При релеевском рассеянии среда является оптически

неоднородной, распространение света сопровождается его

рассеянием вследствие различия показателей

преломления. Рассеяние мутными средами является

интенсивным.

б) Молекулярное рассеяние - характерно для истинных

растворов 11 газов. Оно происходит за счет флуктуации

ПЛОТНОСТИ В газах и ЖИДКОСТЯХ, флуктуации концентрации в

растворах. РассеЯl;ие светэ коллоидным\It систе.о/1ами

приводит к мутности наблюдаемое в виде Эффеt<Тэ

ТИНдаJlЯ

Для рэлеевского рассеяния соблюдается закономерность

www.mitht.ru/e-library

1() и 11/ - интенсивность первичного и проходящего пучков, е

- толщина образца, r - мутность.

Основы теории светорассеяние заложил Рэлей в 1871 г. При

рэлеевском рассеянии выполняются два условия А. =const ,

поглощение = О, т е. 10 =1n

Физическая сущность релеевского рассеяния.

Световая волна - это переменное электромагнитное поле,

которое наводит или индуцирует диполи в атомах и молекулах, в

системе возникают переменные (осциллирующие) диполи и они

являются источником вторичны x волн. Таким образом, падающие

и рассеянные волны являются вторичными. Диполи колеблются с

той же частотой, что и падающая волна.

Воптически однородной среде диполи расположенных

тока, малых по сравнению с длиной волны, в разбавленном

растворе справедливо соотношение, установленное Рэлеем.

www.mitht.ru/e-library

где Ip- интенсивность рассеянного света, 10-- интенсивность

падающего света, л- длина волны света. "1 и "2- показатели

преломления дисперсной фазы и дисперсионной среды, v-

численная концентрация. л- длина волны. Это выражение

справедливо для частиц диаметром 40-70 нм. что для видимого

света соответствует 0.1 А При увеличении диаметра частиц

большое значение приобретает отражение света.

Проаналиэируем выражение Рэлея.

1) Так как I p = f(y2). то в разбавленных растворах можно

определять численную концентрацию коллоидных чаСТI-Щ

2)I p = kv ·v 2 ·10' При постоянной массовой конценрации

уменьшим объем частицы в х раз. Тогда у увеличится в х

уменьшение обьема частицы в х раз вызывает уменьшение

интенсивности рассеянного света не в х2, а в х раз. При

коагуляции коллоидных систем увеличение объема частиц

вызывает увеличение интенсивности рассеянного света.

www.mitht.ru/e-library

приводит к тому, что при П1=ПО образуются прозрачные. не

рассеивающие свет системы, например, эмульсия глицерина в

четыреххлористом углеводороде. Это имеет большое

значение для определения молекулярной массы сополимеров,

состоящих из полимерных отрезков (блоков), образованных

разными мономерами (блоксополимеров). Подбирая

растворитель, показатель преломления которого равен

показателю преломления одного из блоков, делают его

невидимым. Тогда легко определяется молекулярная масса

другого блока. Этот метод получил широкое распространение

и называется методом невидимок.

5)Установлено, что поглощение света дисперсными системами,

как и в случае истинных растворов подчиняется закону Бугера­

Лам6ерта-Бера:

(3)

где 10- интенсивность падающего света, Inp- интеf.iСИВtolOСТЬ

прошедшего света, с- концентрация, 1- толщина слоя, g-

молярный коэффициент поглощения.

www.mitht.ru/e-library

Уравнение Бугера-Ламберта-Бера описывает ослабление

пучка света при прохождении через поглощающее вещество В

ИСТИННЫХ растворах это ос.паб.пение происходит то.пько за счет

пог.пощения.

В коллоидных растворах ослабление пучка света может

проходить за счет поглощения и рассеяния света. Тогда

уравнение принимает вид

1пр =1ое-(k+;)cf ,

(7)

где k- коэффициент ослаб.пения света вследствие рассеяния, Т.е

фиктивной абсорбции света. Ес.пи g =0, то ослабление света

происходит только вс.педствие фиктивной абсорбции:

т - 1 e-kcf

"пр -"о

(8)

Следует отметить, что в отличие от истинной абсорбции света, когда световая энергия абсорбируется системо~ и

превращается в тепловую, абсорбция, вызванная

светорассеянием, называется фиктивной.

Вкурсе ко.плоидноЙ химии рассматриваются такие

оптичеСКi'lе методы анализа дисперсности как: турбидиметрия,

нефелометрия. световая. темнопольная и электронная

микроскопия

Рассмотрим более подробно турбидиметрический метод

определения размера частиц, при котором измеряют ослабление

интенсивности света. прошедшего через дисперсную систему

www.mitht.ru/e-library

вкачестве прибора ДЛЯ проведения турбидиметрических

измерений можно использовать широко распространенные

фотоэле~'Троколориметры, предназначенные ДЛЯ определения

оптической плотности растворов. Метод турбидиметрии основан

на том, что при прохождении света через коллоидный раствор,

содержащий малые прозрачные частицы, поглощение практически

отсутствует и ослабление интенсивности падающего света равно

полной интенсивности света, рассеянного КОЛЛОИДНЫМ раствором

во всех направлениях (полное светорасс;;еяние) Для систем,

содержащих частицы с размерами значительно меньше длины

световой вопны, величина полного светорассеЯl-lИЯ подчиняетс~

уравнению Рэлея. В этом случае, измерив фотометром или

калориметром ослабление интенсивности падающего света и

воспользовавшись уравнением Рэлея, можно определить средний

размер частиц.

Рассмотрим поглощение света 1 см3 вещества, при Р = 1!

€=O. тогда уравнение (8) примет вид

где Inp, Ipacc• 10- интенсивности cootbeTCtbeHt-IО прошедшеro рассеянного tI! падающего света.

www.mitht.ru/e-library