Коллоидты химияның оптикалық қасиеттері


Дисперсті системалардың оптикалық қасиеттерін зерттеу ондағы бөлшектердің құрылымын, түрін, өлшемін және концентрациясын анықтауға септеледі. Коллоидты ерітінділердің оптикалық және молекулалық-кинетикалық қасиеттерін біріктіріп, өзара ұштастырып зерттеген нәтижелі. Дисперсті системадағы электромагнитті жарық толқынының қозғалысын қарастырайық. Дисперстік ортадан өтетін жарық бөлшектермен әрекеттесіп, жұтылады, шағылысады немесе шашырайды. Жарықтың бөлшек бетіне тиіп, онан шағылысуы оптиканың геометриялық заңы бойынша, яғни толқын ұзындығы бөлшек өлшемінен кіші болса ғана жүзеге асады. Спектрдің көрінетін бөлігі үшін бұл шарт ірі дисперсті системаларда ғана сақталады. Ал, бөлшек өлшемі толқын ұзындығынан едәуір кіші болатын коллоидты системаларға басқа жарық шашырату құбылысы тән.
Дисперсті система арқылы өткен жарық сәуленің интенсивтілігі біршама төмендейді және бірден екі процесті тудырады: жұту және шашырату. Жарық жұтылған кезде оның энергиясы жылуға айналады. Боялған орталардың көмегімен жарық жұтудың негізгі заңдылығын Ламберт пен Беер анықтаған. Ламберт заңына орай, ерітіндінің өте жұқа қабаты арқылы өтетін жарық интенсивтілігінің өзгеруі, өзі өткен ерітінді қабатының қалыңдығына тура пропорционалды, ал Беер заңына сәйкес ерітіндіде еріген зат концентрациясының жоғарылауы ерітінді қабатының қалыңдығы сияқты әсер етеді. Ламберт және Беер заңын дифференциалды тұрғыдан біріктіріп өрнектеуге болады:
dI=KCdx (1)
мұндағы dI - өткен жарық интенсивтілігі; К-пропорционалдық коэффициенті; С-ерітінді концентрациясы; dx-жарық өткен ерітінді қабатының қалыңдығы.
Бұл теңдеудің интегралдық түрі:
ІІ0е-КСх (2)
немесе
ln (3)
мұндағы І0 – ерітіндіге түскен жарық интенсивтілігі; І – ерітіндіден шыққан жарықтың интенсивтілігі.
Осы тұста ескерте кететін бір жай бар: егер ерітінді концентрациясын өзгерткенде еріген зат диссоциацияланбаса немесе агрегацияланбаса, онда Ламберт-Беердің біріккен заңы орындалады.
(3) теңдеудің оң жағындағы бөлігін (lgІ0/І) оптикалық тығыздық деп атайды. Ондағы пропорционалдық коэффициентін көбінесе жарық жұтудың молекулалық коэффициенті деп те атайды және оны ерітінді концентрациясы мен қабат қалыңдығы 1-ге тең болатын жағдайда оптикалық тығыздық ретінде қабылдайды. Жарықтың жұтылу заңын жоғарыдағы шарт орындалған жағдайда, яғни молекулалар мен бөлшектерде диссоциация мен агрегация жүрмегенде ғана дисперсті және коллоидты системаларға қолдануға болады екен. Дисперсті системаларға тән оптикалық құбылыс – жарықтың шашырауы. Жарық шашыраған кезде түскен сәуле энергиясы жылуға айналмастан, оны бөлшектер әр түрлі бағытта қайтадан шығарады. Сондақтан да шашыраған жарықты қараңғы фонға қарсы бүйірінен байқауға

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Көлемі: 5 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 200 теңге




Коллоидты химияның оптикалық қасиеттері

Дисперсті системалардың оптикалық қасиеттерін зерттеу ондағы
бөлшектердің құрылымын, түрін, өлшемін және концентрациясын анықтауға
септеледі. Коллоидты ерітінділердің оптикалық және молекулалық-кинетикалық
қасиеттерін біріктіріп, өзара ұштастырып зерттеген нәтижелі. Дисперсті
системадағы электромагнитті жарық толқынының қозғалысын қарастырайық.
Дисперстік ортадан өтетін жарық бөлшектермен әрекеттесіп, жұтылады,
шағылысады немесе шашырайды. Жарықтың бөлшек бетіне тиіп, онан шағылысуы
оптиканың геометриялық заңы бойынша, яғни толқын ұзындығы бөлшек өлшемінен
кіші болса ғана жүзеге асады. Спектрдің көрінетін бөлігі үшін бұл шарт ірі
дисперсті системаларда ғана сақталады. Ал, бөлшек өлшемі толқын ұзындығынан
едәуір кіші болатын коллоидты системаларға басқа жарық шашырату құбылысы
тән.
Дисперсті система арқылы өткен жарық сәуленің интенсивтілігі біршама
төмендейді және бірден екі процесті тудырады: жұту және шашырату. Жарық
жұтылған кезде оның энергиясы жылуға айналады. Боялған орталардың көмегімен
жарық жұтудың негізгі заңдылығын Ламберт пен Беер анықтаған. Ламберт заңына
орай, ерітіндінің өте жұқа қабаты арқылы өтетін жарық интенсивтілігінің
өзгеруі, өзі өткен ерітінді қабатының қалыңдығына тура пропорционалды, ал
Беер заңына сәйкес ерітіндіде еріген зат концентрациясының жоғарылауы
ерітінді қабатының қалыңдығы сияқты әсер етеді. Ламберт және Беер заңын
дифференциалды тұрғыдан біріктіріп өрнектеуге болады:
dI=KC(dx (1)
мұндағы dI - өткен жарық интенсивтілігі; К-пропорционалдық
коэффициенті; С-ерітінді концентрациясы; dx-жарық өткен ерітінді қабатының
қалыңдығы.
Бұл теңдеудің интегралдық түрі:
І(І0е-КСх (2)
немесе
ln (3)
мұндағы І0 – ерітіндіге түскен жарық интенсивтілігі; І – ерітіндіден
шыққан жарықтың интенсивтілігі.
Осы тұста ескерте кететін бір жай бар: егер ерітінді концентрациясын
өзгерткенде еріген зат диссоциацияланбаса немесе агрегацияланбаса, онда
Ламберт-Беердің біріккен заңы орындалады.
(3) теңдеудің оң жағындағы бөлігін (lgІ0І) оптикалық тығыздық деп
атайды. Ондағы пропорционалдық коэффициентін көбінесе жарық жұтудың
молекулалық коэффициенті деп те атайды және оны ерітінді концентрациясы мен
қабат қалыңдығы 1-ге тең болатын жағдайда оптикалық тығыздық ретінде
қабылдайды. Жарықтың жұтылу заңын жоғарыдағы шарт орындалған жағдайда, яғни
молекулалар мен бөлшектерде диссоциация мен агрегация жүрмегенде ғана
дисперсті және коллоидты системаларға қолдануға болады екен. Дисперсті
системаларға тән оптикалық құбылыс – жарықтың шашырауы. Жарық шашыраған
кезде түскен сәуле энергиясы жылуға айналмастан, оны бөлшектер әр түрлі
бағытта қайтадан шығарады. Сондақтан да шашыраған жарықты қараңғы фонға
қарсы бүйірінен байқауға болады.
Жарықтың шашырауын жүйелі түрдезерттеу ХІХ ғасырдың ортасында басталды
(1852ж. Брюкке; 1857ж. Фарадей; 1869ж. Тиндаль). Әсіресе, жарық шашырауын
Тиндаль өте тиянақты және нақтылы зерттеді, ол сондай-ақ, жарық шашырауын
байқаудың бірден-бір жеңіл де қарапайым әдісін ұсынды. Тиндаль әдісі
бойынша коллоидты ерітіндіні қараңғы жерге орналастырып, оның бүйір жағынан
жарық сәулесін түсіреді. Осындағы бүйір жағынан көрінетін сәуле Тиндаль
конусы деп аталды.
Жарықтың шашырау теориясын Релей (1871-1899жж.) зерттеген. Оның бұл
теориясын бөлшек өлшемі түсетін жарық толқынының ұзындығынан бірнеше есе
кіші, шар тәрізді, ток өткізбейтін системаларға қолдануға болады. Жарық
толқыны электр өрісінің әсерінен зольдегі диэлектрлік бөлшектерде
индуцирленген дипольдер пайда болып, олардың өздері де сәуле таратады деген
жорамал бар. Бөлшектер шашырататынын жарықтың интенсивтілігін (S1) келесі
формула бойынша анықтауға болады.
(4)

мұндағы Ө - түсетін жарық шоғы мен шашыраған жарық шоғының бағыттары
аралығындағы бұрыш; l – шар тәрізді бөлшек пен жарық шашырауын бақылайтын
окулярге дейінгі аралық; V – бөлшек көлемі; ( - жарық толқынының ұзындығы;
І0 – жарық интенсивтілігі; n1 және n0 - коллоидты бөлшек пен оны
қоршаған отраның сыну көрсеткіштері.
Барлық бағытқа бөлшек шашыратқан жарықтың трлық интенсивтілігін мына
формуламен есептейді:

(5)

Егер берілген коллоидты системадан бірлік өлшемдегі көлемді ойша бөліп
алсақ және осы көлемде (1 бөлшек болып, олар бір-бірінен алыс орналасса,
оларға электр өрісі әсер етпейтін болса, онда бірлік өлшемді көлем
шашыратқан жарық интенсивтілігі төмендегідей:

RN (N1R1
(6)

Релей теңдеуінен (5), (6) коллоидты системалардағы бөлшек ірілеген
сайын, жарықтың шашырауы күшейетінін көруге болады. әйтсе де бұл теория
бойынша бөлшек өлшемі толқын ұзындығының 120 – інен аспауы қажет еткенін
ескерген жөн. Жарықтың шашырауына толқын ұзындығы күшті әсер етеді. Сондай-
ақ (5) және (6) теңдеулердегі толқын ұзындығының төртінші дәрежеде және
бөлшек бөлімінде тұрғанын ескерсек, онда жарық шашырағанда қысқа толқынды
сәуле таратылады. Сондықтан толқын ұзындығы әртүрлі сәулелер жиынтығы
болып есептелетін кәдімгі ақ жарық шашыраған кезде қысқа толқынды сәулені
таратып, ұзын толқындыларын өткізіп жібереді. Шашыраған жарықтың
интенсивтілігі дисперсті фаза мен ортаның сыну көрсеткіштерінің айырмасына
тікелей тәуелді болады. Ал егер олардың сыну көрсеткіштері өзара тең
болса, онда мұндай система жарықты өте нашар шашыратады. Осы орайда тағы да
назар аударарлық бір жай бар: егер дисперсті фаза мен орта оптикалық
дисперстік көрсеткіштері арқылы ғана ерекшеленсе, онда система ашық
түстерге боялады, мұны Христиансен эффекті дейді.
Гомогенді системада жарық шашырайды, ал дисперсті системадағы жарықтың
шашырау қабілеті одан да басымырақ. Сан түрлі қоспалардан мұқият
тазартылған газдардағы, сұйықтағы және кристалдағы жарықтың шашырауына
олардың оптикалық бір қалыптылығының ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Коллоидты химияның негізгі түсініктері мен анықтамалары
Коллоидтық жүйелердің оптикалық қасиеттері
Коллоидты химия пәні
Коллоидты ерітінділер
Химияның адам өміріндегі маңызы
Химияның маңызы және міндеті
Оптикалық желілер
Органикалық химияның теориялық негіздері
Химияның негізгі заңдары мен түсініктері
Қабылдау оптикалық модулінің қызметі
Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор №1 болып табылады.

Байланыс

Qazaqstan
Phone: 777 614 50 20
WhatsApp: 777 614 50 20
Email: info@stud.kz
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь